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振动消除应力设备 |
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频顺序分别称为：固有频率（基本固有频率）；第二个固有频率……。对于每一个固有频率都有一个确定的位移形态，称为振型，就是说，对应每一个固有频率都有对应的一个振型。
工件的固有频率可用振动时效设备本身来测定，以VSR系列振动时效设备为例，只要按一下控制器面板上的“启动”按钮，整套装置就会在其扫频范围内寻找出被时效工件的固有共振频率，并将固有频率值、固有频率下所对应的工件的大振动加速度值及工件在固有频率周围的振动趋势图打印出来，使操作者一目了然。
图4-2
振动频率一般选择在共振峰，即工件的亚共振区，一般确定在共振峰高度的所对应的频率范围内，如图4-2所示，该工件的固有共振频率为4500r/min，共振时产生的大振动加速度（峰值）为60.0m/s2,则对工件的振动时效频率就确定为工件的振动加速度值在20.0~40.0m/s2区域内所对应的频率。具体的确定方式有两种：
．手动调节。将激振器频率调节到工件固有频率以下100r/min处，即4400r/min，观察控制器上加速度的值，然后再用手动慢慢升速，使加速度值升高在20~40m/s2范围内，具体掌握在多大的频率下，还要看工件的振动情况，若工件在共振状态时振动很激烈，则可选择在范围内，若工件振动不是很激烈，则选择在范围内。
.自动调节。VSR系列全自动控制器会自动地控制整套设备对工件进行频率、振动情况的测定，并给出数据及曲线图，并根据系统自动地确定对工件的振动频率，这一切无需人工干预，而只需按一下自动按钮就可完成。
振动时间的确定
由于各种零件的结构和重量不同，残余应力的大小分布不同，振动时效选用的振动时间也应有所不同。振动时间的长短对振动时效的效果，尤其是获得佳技术和经济效果是有一定的影响的。
除英国的振动时效工艺外，其他包括中国在内的所有国家所选用的都是长时间的亚共振处理方法。
英国的振动时效工艺主要内容是控制器控制激振器的激振频率以一定的速度升高，当升高到工件的固有频率附近时，工件产生共振，这时控制器就控制激振器在工件的共振频率上激振约5000次，然后激振器再以一定的速度升速，若再遇上工件的共振频率，再在这个共振频率下施振5000次，之后，再升速直至升到激振器的高转速极限，之后，再快速扫描一次，这时激振器不再在共振频率处停滞，整个处理过程在很短的时间内就告完结。
其它国家的振动工艺是选择在工件的亚共振区进行较长时间的亚共振处理，在本书的部分中所讲的激振频率的选择就是依据这个原则，那么，究竟选择多长时间为宜呢？经过大量的试验证明，振动消除残余应力大部分是在分钟内完成的，五分钟之后的处理效果已不再明显。为此，我们一般按表4-1原则选择振动处理的时间，经过十几年的证明，基本上能满足振动工艺的要求。
国内外研究学者在这方面已做出了大量的试验，并得出了对非合金结构钢、碳素钢、合金钢、铸铁及有色金属材料力学性能影响的大量数据，在这里就不再举例一一说明。但总的试验结论是：
.经热时效后材料的屈服强度与抗拉强度均下降，而振动时效后材料的屈服强度和抗拉强度基本上不改变或有升高。
.由于振动时效后材料的残余应力得以消除或均化，材料的断裂韧性提高（约10%），防止脆断的能力提高。
.振动处理可以提高金属材料的疲劳极限已被实验验证。但是提高的比例大小，是与试件的初始状态有关的，如果初始残余应力大，则因振动处理后残余应力消除的比例大而提高疲劳极限的比例也大。
振动焊接技术的特点决定了该项技术的适用性。各种实验验证了该项技术有如下的特点：
．焊接结晶过程中振动可使晶粒细化，因此使焊缝材料力学性能显著提高，材料的屈服极限σS、强度极限σb均可提高10%~30%，这有助于防止焊接热裂纹和冷裂纹的发生。
．降低焊接残余应力30%以上，这有助于于防止或减少焊接构件使用中发生裂纹，延长使用寿命，稳定构件的尺寸精度。
．降低焊接变形30%以上，如果采用“予刚度法”和“予应力法”则变形可降低60%以上，达到设计要求。
．由于晶粒细化和残余应力的降低，提高了焊缝断裂韧性20%以上，的提高了焊缝材料抗开裂的能力。
．提高疲劳极限15%以上，提高焊缝疲劳寿命70%以上。这是各种效果的综合值，提高使用寿命这也是各种附加工艺所追求的终目标。
．减少砂眼、跳焊等，使焊接纹理细密，减少根部的应力集中，显著提高焊接质量。
．可免除焊接予热过程或降低予热温度。
．可排除焊后的热时效或振动时效处理。
．显著的防止或减少焊接裂纹，这是振动焊接一项的特点。
根据上述优点，我们不难看出振动焊接技术比起振动时效来说具有更广阔的前途和更大的适用性。可以说振动焊接技术在所有的焊接过程中均可应用，特别是对于焊接中易出现裂纹和变形的构件应先选用振动焊接。对于压力容器，如能采用振动焊接一定会获得更好效果，必将大大增加设备的安全度。
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