振動時效工藝

振動時效工藝的制定，是指佳工藝參數的選擇，這對殘余應力的消除和均化是十

分重要的，它直接影響著時效的效果。振動時效的工藝內容包括激振力、激振頻率、振

動時間、支承點、激振點及拾振點的選擇。

一 ，振動處理工藝的制定過程

振動時效處理是將構件用相應的彈性物體支好，其支承位置應盡量選在構件共振時的

節線處。再將激振器剛性地固定在離節線稍遠的位置與控制系統連接好。調整激振力的

檔級，廾始應放在小位置為宜。根據初步估算或經驗找出動應力較大的一些點打磨并

貼上電阻應變片與動態應變儀相連接。在殘余應力較大的點上打磨，并用x射線法或磁

應力法測其振動處理前的殘余應力量值。以上即為振動時效的試振。

上述準備工作完成之后，開始進行振動處理工藝的參數選擇：打開控制器開關，使

激振器處于低轉速，打開記錄器、動態應變儀等儀器開關。逐漸調整激振器的頻率旋

鈕〖或自動選頻按鍵），同時觀察記錄器上畫出的曲線。當構件出現共振現象時，振幅

一頻率將出現一個波峰，動應力曲線也將出現一個大量。一直掃頻到控制器的額定頻

率時，由上述曲線可以觀察到在設備允許的范圍內構件可出現的共振次數及其共振頻率

和在共振的情況下動應力的大值。

在共振的同時，要注意觀察構件的振型，以調整支撐位置到節線上，在停機后可再

當調整激振器的位置，以使構件產生大的振幅。這些均需反復進行。'再根據動應力

測試的結果及經驗數據來調整激振器激振力的檔級。

支承點位置、激振器激振力檔級調整好之后，開始進行振動時效工藝處理，將控制

器調到構件的共振頻率上使其共振，同時進行時間一振幅曲線的測量，以觀沉振動時效

的效果。經30分鐘的處理，振幅一時間曲線變平。這時降頻到初始頻率后再進行二

次幅頻特性掃描，即可在同一記錄紙上得到兩條幅頻特性曲線。對比兩條曲線的區別是

共振頻率下降、共振峰左移、峰值升高。

停機后可進行效果檢測，在振動處理前各殘余應力測點上重新進行測量。視其減少

的量值而算出消除比例。并可進行尺寸精度保持特性（包括抗靜、動態載荷的變形能力）

 

的檢驗“如果這些都達到要求指標，即可根據上述測得的振動時效參數（激振力檔級、

激振器位置和方向、支承和加速度傳感器的位置、激振頻率和激振時間等等）面制定出

生產工藝來。

 

二，振動時效具體參數選擇

1、振動時效設備 振動時效儀激振力選擇

激振力的大小是通過工件承受動應力值大小來衡量的，是振動時效工藝的一個決定

性參數，直接影響振動時效的效果。

振動時效過程中，激振器施加給零件動態附加動應力，其交變周期與激振力的交變

周期相對應。只有動應力與殘余應力之和大于材料的屈服極限，即R動+R殘如果

工件的殘余應力較小時，只需要選用較小的動應力，產生不大的塑性變形就能使零件達

到時效的目的；如果零件的殘余應力較大的時候，就要選用較大的動應力，產生較大的

塑性變形來達到實效的目的些但是，動應力必須要小于材料的疲勞極限。

構件振動的動應力來自于激振裝置的激振力。對于機械式激振裝置，激振力就是偏

心輪的旋轉產生的離心力，其大小為：F=mrw2sin(wt)，其中m偏心輪質量；r：偏

輪偏距；w：角速度些對于振動時效激振力的確定有以下方法：

一般來說動應力大則相應的加速度就大，對于不同的結構件在時效處理時對動應力

的要求是不一樣的，主要結構件的激振力可參照表21所列的主振頻率和附振頻率的加

速度峰值來進行。這是一個經驗法。

表2．1典型材料的主振頻率和附振頻率的加速度峰值表

在有條件的情況下我們可以用動態電阻應變儀來實際測量動應力，用以確定激振力

的大小，有關試驗數據說明，在主振頻率下，佳激振力值為：焊接件0．07～0．10/2，

鑄鐵件0．025～0．035／，若工件剛性大，固有頻率高，激振力達不到佳動應力

值時，可適當放寬要求，一般剛件不小于005/礎六鑄鐵件不小于0．舊5/“巛

還有就是我們事先用某些方法把構件的殘余應力量計算出，然后用過載系數K所

表示的零件原始殘余應力和動應力值之比，即K=激振力/殘余應力（經驗公式），計算出

激振力的大小，許多資料指出，使零件尺寸精度穩定的K值為0．45。這個關系式己被大

量實踐證明是可行的

2、振動時效設備 振動時效儀激振頻率確定

振動時效是工件在外部激振器激振力的持續作用下，零件處于“受迫振動”時的一

個特殊狀態，即在激振器所產生的周期性外力的作用下使零件產生共振，從而達到時效

的目的，因此，在振動時效中，應首先確定零件的固有頻率。零件的固有頻率可用振動

時效設備的掃頻功能來確定。在掃頻的過程中，工件有時候會出現幾個共振峰，而重

要的是低頻率的振峰即一階共振峰。因為這個頻率低容易引起共振，調試方便，而

且峰值越高表明其處殘余應力越集中。面這個共振頻率就是振動時效的主振頻率。

在一般情況下，時效處理應選擇在一階業共振區進行（業共振區是指一階共振峰的

前沿，即大加速度值的1/3一2/3處，這一點的頻率就是振動主頻率，對扌些剛性高

〔固有頻率高）的工件，可能固有頻率超出了激振器的頻率范圍，屁時可采用“分頻共

振法”對工件進行時效處理，即在一階共振頻率的對應1/3和1/5等頻率上對工件進行時

效處理卩叫

那么我們怎么來確定業共振區呢．》具體的確定萬法有兩種，下面舉《個實際例子來

介紹這兩種方法。

例子：一個工件的固有頻率為4500r/min，共振時產生的大振動加速度（峰值）

為60/s2，則對工件的振動時效頻率就確定為工件的振動加速度值在原來的I/3一2/3

處，即20．0～0/s2區域內所對應的頻率。

手動調節：首先將激振器頻率調節到工件固有頻率一下100r/min處，即

4400r/m，觀察控制器上加速度的值，然后再用手動慢慢升速，使加速度值升高在20～

40范圍內，具體掌握在多大的頻率下，還要看工件的振動情況，若工件在共振狀

 

態時振動很激烈，則可選擇在1/3。“1/2范圍內，若工件振動不是很劇烈，則可選擇在

1/2～2/3范圍內。

@自動調節若控制器中含有專家系統在內的高智能，可編程控制器。那么它會自

動地控制整套設備對工件進行頻率、振動情況的測試，并給出數據及曲線圖，并根據專

家系統自動地確定對工件的振動頻率，這一切無需人工十預，而只需按一下自動按鈕就

可以完成了，

3、振動時效設備 振動時效儀激振時間確定

由于各種零件的結構、重量以及殘余應力的分布和大小不同，振動時效所選用的振

動時間也應有所不同，振動時間的長短對振動時效的影響，尤其是獲得佳技術和經濟

效果起到直接的影，一般選用的都是長時間業共振施振處理方法。在振動時效過程中，

隨著殘余應力的降低和均化，工件的固有頻率及由工件振動而顯示出的振幅、動應力等

均隨之發生變化，振動時效時間可以由這些參數的變化情況來確定，通過多次實驗，根

據工件的結構、質量，確定了一個振動時效時間的經驗值，見表2、2所示。

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