淮北zs-95a型智能液晶振动时效仪设备批发

2.3 振动时效（VSR）

振动时效是对构件施加交变应力，与构件上的残余应力叠加达到材料的屈服应力，发

生局部的宏观和微观塑性变形；这种塑性变形往往首先发生在残余应力****处和构件的应力集中点，使这里的残余应力得以释放，达到降低和均化残余应力的作用。应用振动时效技术在我国已达25年，相继****三个技术标准[1]，也已纳入我国建筑钢结构施工规范，技术成熟。由于振动时效经济性好、方法简单、工艺快捷、效果显著、适用面广，且不受构件的大小、重量以及场地的限制，已广泛应用于机床、起重运输、冶金、化工等制造业，也渗入到核工业（核反应堆内构件、核聚变设备）、磁悬浮交通、宇航等高尖领域。几个典型焊接构件振动时效的效果分析见表4。 

表4典例皆应用功率不大于2KW的振动时效设备，对一个构件的处理时间一般为20－45分

钟，结果表明：振动时效的消应力效果为20－50％；尽管振动时效不具备去氢和恢复塑性的功能，但从尺寸稳定性比较，已达到和超过热时效的水平，振动时效是一种以消应力、****尺寸稳定性为目标的替代热时效的****工艺。尽管目前振动时效在建筑钢结构应用尚少，但根据建筑钢结构的载荷特点与施工要求，振动时效有可能成为今后建筑钢结构消应力的主流工艺之一。 

2.4 振动焊接（VW&nbs*bsp;VCW） 

振动焊接又称振动调制焊接、随焊振动，是目前国内外正在研发的新技术；在振动时效

标准的附录中，已确认为可与振动时效组合的工艺之一[1]。其不改变原有的焊接工艺；在焊接过程，通过一个几百瓦的小激振器对构件注入频率和振幅可控的振动，即形成振动焊接。这种限幅的振动，势必对焊接熔池和热影响区产生一定的作用： 

⑴  当焊缝金属在熔融状态下，由于振动使气泡、杂质等容易上浮、排除。 

⑵  在结晶过程振动可细化晶粒，使焊缝的力学性能得到****。 

⑶  温度大于600℃的区域，材料在强度逐步恢复的冷却过程中，伴随振动的热塑

性变形，使逐步形成的焊接残余应力得到降低和均化，可减少焊接变形及焊接裂纹的形成。 表5是对*503厚板(90mm)电渣焊采用振动焊接的应力测量结果。*503材料的屈服强度为295－315Mpa，试验表明：采用振动焊接（VW）或复合振动焊接（VSR+VW）可明显降低残余应力水平，且接头性能优化，如：侧弯合格率也由原25％上升为75-100％。对Q235材料焊接的H型轻钢（H900200X6/8，长6m）的试验表明，振动焊接可使焊接变形下降21-32％。 

 

表5  *503厚板振动焊接的残余应力测量结果 

<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">工艺 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">****主应力 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">****小主应力 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">纵向应力 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">横向应力 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">0.6gVW <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">****值 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">209 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">-92 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">206 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">85 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">  <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">平均值 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">117 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">-16 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">109 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">-8 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">0.3gVW<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">＋<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">0.6gVSR <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">****值 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">81 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">-121 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">64 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">24 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;"> <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;"> <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">平均值 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">37 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">-47 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">28 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">-39 <*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">

 

  国内外的研究和实验都表明，振动焊接工艺经济、简便、****，特别是可以在大型焊接钢结构上实施，振动焊接在降低焊缝残余应力、减少工件变形、****结构*寿命、****接头力学性能，即*****焊缝质量方面有显著作用。基于振动焊接的优点，在我国重大工程中，对一些采用热时效工艺有困难的结构，已开始试验振动焊接工艺，包括核聚变试验装置、大厚壁高炉炉体、大直径阀体等。若能加强振动焊接在建筑钢结构上的应用试验和技术标准的建设，振动焊接很可能成为补充、替代传统热时效的又一重要工艺。 

2.5 超声冲击与锤击 

超声冲击消应力技术由乌克兰巴顿焊接研究所提出，近年引入我国，已在北京*钢结构立柱上进行过试验。超声冲击消应力工艺的特点是：在超声频率（≥16KHz）下应用束状冲头，在对焊趾和焊缝表面进行冲击；试验表明： 

⑴  超声冲击对一定深度的表层有消应力的效果，在采用对焊道全覆盖冲击时，被冲击的表面会形成压应力，对2～4mm深度层消应力效果可达34～55％。

⑵  采用焊趾冲击法，可以快速*焊趾的缺陷，降低应力集中。并伴随其压应力区的作用可以在一定程度上降低焊趾边未受冲击焊缝的残余应力，下降率达19％，对****接头的*寿命有明显作用。

⑶  由于冲击工艺处理的特点，仅可以用于冲击工具可达的外表面，其工作效率约为1200mm2/min。

冲击工艺是以点接触、压应力屈服为主要特征的“面效应”型消应力工艺，伴随一定的振动时效效果，比较适合高拘束状态短焊缝的局部处理。如局部的焊接*、大构件的组配焊接以及在厚壁结构上焊小构件，其焊缝处承受较大的拘束应力，且焊后易产生延迟冷裂纹等情况。可作为其它消应力工艺的补充工艺。

应用人工或气动的锤击消应力工艺，通过敲击振动及表面压应力屈服实现消应力效果。该工艺已进入美国钢结构焊接规范，我国也成功应用于大型转炉的焊接和大型水轮机异*焊接的消应力处理。由于锤击工艺难以规范，对周边干扰大，劳动强度高，往往作为补充、应急工艺。

2.6 ****法工艺 

将*********沿焊缝走向粘贴在焊缝附近。****引爆后产生连续的冲击波迫使结构的峰值应力区域发生塑性变形，以此达到消应力的目的。据报道消除厚度可达70mm，效果可达60％，瞬间完成，适合大型和特大型结构，在水利涵管方面应用较多。****法消应力施工时十分强调安全措施，故在城市建筑中应用有一定困难。 

3 讨论与结论 

⑴  建筑钢结构焊后存在高的残余应力，时效工艺可以明显降低应力水平，对安全性及使用寿命*处。

⑵  上述消应力工艺皆可应用于建筑钢结构：其中热时效可作为重要零部件的整体消应力工艺；局部热时效、TIG重熔、超声冲****击可作为现场拼焊后的消应力和控制应力集中的工艺；振动时效和振动焊接则可更广泛地满足零部件制造和现场拼焊控制残余应力的要求。

⑶  在目前的建筑钢结构制造中，除热时效外尚有多种消应力工艺尚未得到有效应用，应加强应用试验，把在其它行业已成功的技术进行移植、推广应用，并逐步建立技术标准。我国的振动时效和振动焊接技术在国际上占****地位；这两种工艺对建筑钢结构的载荷特点和制造要求具有良好的适用性，应首先加强这两种工艺的应用试验。

 

 参考文献： 

[1] JB/T10375-200，焊接结构振动时效工艺参数选择及要求[S]. 北京：中华人民共和国机械行业标准出版社，2002. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

附二

振动时效消除拼焊不锈钢板的残余应力

饶德林 朱政强 葛景国 陈立功 倪纯珍

(上海交通大学材料学院焊接工程研究所，上海200030)

摘　要： 为了消除超大不锈钢焊接底板的残余应力，研究了采用振动时效<*n>(VSR)<*n>的方法消除焊接残余应力。应用<*n>JB / T5926 - 91<*n>标准对振动时效工艺进行了定性的评价。通过对焊后和振动时效后底板焊缝上残余应力的对比测量，*地、定量地了解振动时效工艺对残余应力的变化及****终的应力状况的影响，了解了<*n>VSR<*n>工艺的可行性和有效性，从而实现替代热时效工艺目标并采用济南博纳机电设备有限公司<*n>ZS2008<*n>液晶振动时效设备进行操作，胡经理现场配合，技术咨询：胡美玲：<*n>5031 86310283 139-6916-6799<*n>。。

关键词： 振动时效，不锈钢，残余应力

中图分类号：TG404     

文献标识码：A
0  引言
    金属构件在锻压、切削、铸造、焊接等加工过程中，由于受力或受热不均匀<*n>,<*n>内部产生不均匀的塑性形变，加工完后都存在残余应力。残余应力是金属构件开裂或变形的重要原因，****大地影响金属构件的*强度和尺寸精度的稳定性。消除残余应力是机械加工行业一项十分重要的任务。传统的消应力工艺主要是热时效<*n>(<*n>热处理<*n>)，对大型构件，热时效需要庞大的焖火炉，烧煤或用电，处理一批金属件要<*n>2<*n>～<*n>7<*n>天，故****大，能耗大，效率低，容易产生新的变形，材料强度下降。振动时效<*n>(VSR)<*n>就是通过施加振动方法降低或均化构件内的残余应力，从而****构件的使用强度，减小变形及稳定尺寸的精度。与传统的热时效方法相比，它可以在****短的时间内减小构件的残余应力，不需搬动工件，也不产生氧化皮或锈皮。振动时效以其工艺简单方便、适用性强等突出特点而受到广泛应用。振动时效是一种常温时效工艺，它可使金属结构的焊接残余应力峰值降低，分布均化，从而****尺寸稳定性。因此，振动时效可以替代以尺寸稳定性为目标的热时效。对于有****要求、有低温相变的材料以及超大型、易产生热处理变形的构件，振动时效具有热处理无法比拟的优势。
    研究的拼焊不锈钢板，由于材料有****要求，而且体积庞大，如果采用传统的热时效<*n>(<*n>热处理<*n>)<*n>工艺进行焊接残余应力消除，需要在超大的热处理炉内进行，还要气体保护，代价高昂。因此<*n>,<*n>我们采用了振动时效工艺替代传统的热处理时效工艺，对不锈钢底板进行消除焊接残余应力研究。
1  时效构件区            
    处理的构件是一大型实验装置的底板，材料是超低碳不锈钢<*n>304L，整个圆形底板直径为<*n>7.6m，由五块不锈钢板采用埋弧焊拼焊而成<*n>(<*n>见图<*n>5) ，板厚度均为<*n>75mm，板上开有<*n>27<*n>个安装孔，包括一个中心孔。底板材料机械性能和化学成分见表<*n>1<*n>。

 

 

 

表<*n>1 不锈钢底板材料机械性能和化学成分

<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">化  学  成  分（<*n>%<*n>）<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">机械性能<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">C<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">Mn<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">Si<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">S<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">P<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">Cr<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">Ni<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">N<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">屈服强度（<*n>Mpa<*n>）<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">*拉强度（<*n>Mpa<*n>）<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">延伸度（<*n>%<*n>）<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">0.02<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">1.30<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">0.32<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">0.003<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">0.018<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">18.34<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">9.6<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">0.062<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">329<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">554<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">60<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">

2  振动时效工艺
2. 1  振动方式
    底板的激振由一偏心电机的转动产生，电机通过夹持固定在底板上，结合形状和现场工作条件，确定了以下两种振动方式：
    (&nb*<*n>鼓型振动：将激振器夹持在底板中心孔的边缘，弹性支撑在底板的圆周，整个系统进行类似敲击鼓面的振动方式，见图<*n>1<*n>。
                            

            图1 大底板振动方式——鼓型振动

<*n>( b)<*n>弯曲振动：将激振器夹持在底板圆周的边缘，弹性支撑仍然在底板的圆周，整个系统作波浪型弯曲振动，见图<*n>2<*n>。
                            

图2 大底板振动方式——弯曲振动

2. 2<*n> 振动时效工艺曲线分析
根据振动时效理论，时效的构件在振动应力和残余应力共同作用下，将产生局部的塑性变形，并释放残余应力，振动的阻尼将减小并趋于稳定，振动的加速度会趋于稳定。振动时效工艺参数曲线主要考虑<*n>A – t（加速度<*n>- <*n>时间）曲线和<*n>A - n （加速度<*n>- <*n>转速/频率）曲线；根据振动时效<*n>JB /T5926 - 91<*n>标准，当<*n>A- t（加速度<*n>- <*n>时间）曲线由初始不稳定态，经数分钟处理后，进入稳定态，即认为振动工艺有效；应用振动前、后的两次<*n>A - n （加速度<*n>- <*n>转速<*n>/ <*n>频率）扫频曲线对比，当振动后的曲线出现共振峰频率变化、峰值上升、峰形变狭窄等，即认为振动工艺有效。图<*n>3<*n>、<*n>4 <*n>系<*n>304L<*n>大底板两次振动的工艺曲线，图中电流是电机的工作电流，振动加速度由置于底板上的加速度传感器测量得到，每次时效都用了两个不同的频率（电机转速）进行，分别对应两个振峰，结果表明两次振动都达到振动时效效果。
         

                      

图3  大底板*次振动时效(鼓型振动)

工艺曲线：A—t曲线

                      

 

图<*n>4  大底板第2次振动时效(鼓型振动)

工艺曲线：A—t曲线

3<*n> 残余应力测量
由于振动时效标准中的参数曲线尚不能定量地给出振动时效有效性论证，故我们根据<*n>JB / T5926 -91<*n>标准的要求还进行残余应力分析。试验采用盲孔法进行残余应力测量。根据<*n>304L<*n>大底板形状和确定的振动方案，考虑到结构对称性，在焊缝上选取<*n>12<*n>个典型测点（振前<*n>6<*n>个，振后<*n>6<*n>个）进行测量，测点布局参见图<*n>5<*n>。振动前后分别进行钻孔，使得测点中残余应力得以松驰，从而通过应变片记录各向应变。
图<*n>6<*n>～图<*n>8<*n>分别为****主应力<*n>σmax<*n>、剪应力<*n>τ<*n>、纵向应力<*n>σ0°<*n>振动前后的分布变化，直观地反映了振动时效的消应力和均化应力的效果。

 
                          图5 底板焊缝上残余应力测量点
测量结果表明，振动前焊缝****主应力<*n>σmax<*n>为<*n>83MPa<*n>～<*n>316Mpa；平均值为<*n>174Mpa<*n>、剪应力<*n>τ<*n>为<*n>4 <*n>～<*n>155Mpa；平均值为<*n>49Mpa<*n>、纵向应力<*n>σ 0°<*n>为<*n>73 <*n>～<*n>193Mpa；平均值为<*n>133Mpa<*n>。经过振动时效，304L<*n>大底板焊缝****主应力<*n>σmax<*n>为<*n>74Mpa<*n>～<*n>164Mpa；平均值为<*n>120Mpa，下降量为<*n>31%、剪应力<*n>τ<*n>为<*n>1<*n>～<*n>61Mpa；平均值为<*n>28Mpa，下降量为<*n>43%<*n>、纵向应力<*n>σ 0°<*n>为<*n>73Mpa<*n>～<*n>117Mpa；平均值为<*n>94Mpa，下降量为<*n>29%<*n>。
这说明经过<*n>VSR<*n>工艺后的残余应力明显下降，应力分布得到一定程度上的均化，大底板的稳定性和*变形能力得到****。测量结果定量地表明了<*n>VSR<*n>工艺已达到使残余应力水平下降量大于<*n>20%<*n>的技术要求。

                 

图6  ****主应力在振动前后的变化

  

图7  剪应力在振动前后的变化                    图8  纵向应力在振动前后的变化

 

 

4<*n> 结　论
对于消除超大不锈钢底板的焊接残余应力，根据<*n>JB / T5926 - 91<*n>标准，应用工艺曲线和扫频参数进行振动时效工艺效果评定，表明采用振动时效技术可以达到工艺要求。应用盲孔法进一步进行残余应力测量，结果显示：经过振动时效<*n>304L<*n>大底板的****残余应力<*n>σmax<*n>平均值由<*n>175Mpa<*n>下降为<*n>120Mpa，下降量为<*n>31%，也说明工艺有效。

 

 

 

 

 

 

 

附三

     金属工件内部残余应力的振动消除研究

刘 扬

(株洲工学院) 

 

摘要:  本文针对传统的消除金属工件内部残余应力的热时效处理法的不足，从激振角度，运用材料力学、机械动力学中的振动理论等知识，并通过大量试验验证，研究了振动消除应力的方法一振动时效法的原理及其有关问题．说明这种新的方法具有节能、****等一系列优点并采用济南博纳机电设备有限公司<*n>ZS2004<*n>液晶振动时效设备进行操作，胡经理现场配合，技术咨询：胡美玲：<*n>5031 86310283 139-6916-6799<*n>。。

关键词: 金属工件；残余应力；热时效法；振动时效法；共振；固有频率；亚共振

l 振动消除应力的原理

1.1 宏观分析

由低碳钢在静载拉伸时的机械性能可知，材料在静载应力作用下，当此应力达到材料的屈服****限δs时，材料发生塑性变形；静载应力超过屈服****限后继续加大，材料得到强化。设δb表示材料强度****限，则静载应力小于δb时，材料不会*。由此可知，振动消除应力时所施加的动应力范围是：

δb > δ残  +δ动 >δs

由金属材料在循环应力一应变条件下的行为特征可知，在一定的等幅循环应力δ动的

作用下，当δ动>δs 时，每循环一次，都会使材料中某些有较大残余应力的点出现一次残余变形，使屈服****限比*次****，残余变形逐渐减小，****后减为零(如图1所示)，此时材料的结构处于稳定状态，有效地****了工件的尺寸稳定性。因此，振动消除应力实质上是使工件内部产生局部塑性变形，降低和均化残余应力，****材料的*变形能力，这是导致工件尺寸精度稳定的基本原因。

 

图一

除了残余应力值外，决定工件尺寸稳定性的另一个重要因素是松弛刚度。有时虽然工件有较大的残余应力，但因其*变形能力强，即松弛刚度大，也不会产生大的变形。在这方面振动时效具有独到的优点。传统的热时效法在降低残余应力的同时，往往使松弛刚度有所降低。经过振动处理的工件，不仅能够减小残余应力峰值，而且****了材料的松弛刚度，因此经振动时效处理的工件*变形能力不仅高于未处理件，而且也高于热时效处理的工件。

1.2 微观分析

由位错理论可知，金属内部存在大量的位错(又称为线缺陷)。根据能量原理，较小间隙的

原子优先处在位错旁的空洞里，起着钉住位错的作用，阻碍位错滑移。若要位错脱出钉锚，产生滑移，需有足够的剪切应力。位错滑移首先发生在应力集中区。工件内部的应力集中区主要位于工件的微观缺陷区，如位错、空位、晶界和夹杂等。振动处理工件时，由激振力所产生的交变动应力与工件内部的残余应力叠加，其分切应力大于或等于滑移面上的临界切应力时，会引起缺陷区大量位错滑移。此后，一部分钉杂在杂质上，另一部分塞积在晶粒界旁。其中一部分位错滑移可以穿过晶界传到邻近的位向相近的晶粒内。整个过程同时伴有空位和杂质的流变，并导致两种效果：l、由于应力集中区的位错滑移，使此处应力变小，从整体上看，应力水平下降；2、在滑移中，由应力造成的不稳定的，然而又是暂时平衡的工件内部弹性变形变为塑性变形，结果使工件尺寸稳定。也就是说振动时效是通过位错滑移，工件内产生局部塑性变形，使整个应力水平下降，工件尺寸精度稳定。

综上所述，可以得出下述几个结论：

(1) 工件受到和残余应力方向相同的动应力作用时，在工件内将产生较大的局部应变，应力集中越大的区域，产生的应变也越大，结果耗掉了应力峰值，使应力均化并降低。

(2) 动应力加大了晶格内原子动能，使原子振动加剧，从而加剧了原子之间的相互作用，使晶格畸变与扭曲得以纠正，松弛了部分应力。

(3) 在动应力作用下，由位错源放出的位错，由于晶界的阻碍，在滑移中塞积在晶界处，使不影响宏观尺寸变化的微观应力****，因而****了工件的松弛刚度。

(4) 金属工件是非理想的弹性体，在循环载荷作用下，会产生类似包辛格效应的廻线，其累积结果，廻线面积减小，工件获得一定的变形量，松弛了部分残余应力。

(5) 振动产生的动应力不宜过大，也不宜过小，其界限为：δb > δ动>δ残>δs

由于工件内各处残余应力不等，其峰值大小无法估计，所以在生产实践中，取δ动=(1/2 ～1/3) δ工作，δ工作为工件的实际工作应力。 

(6)当δ残  +δ动 <δs时，振动时效即告结束。

2 共振振动是消除应力的关键

由振动时效机理可知，工件内部残余应力调整的必要参数是动应力而不是频率。也就是说，凡是能施加给工件的一定附加应力载荷，无论是静载、动载、冲击、随机振动、周期振动都可以使工件的残余应力得到不同程度的消除。一个多世纪以前，从生产实践中人们发现焊件、易变形工件，用铁锤敲击所产生的振动能消除和降低工件的变形，这种方法称之为“锤击松弛法”。后来人们又发现，把尺寸易变化的工件毛胚(铸件、焊件等)从几米高的地方落下、或放在铁路旁经受道基振动等都可以使工件毛胚内残余应力下降，尺寸稳定，而且大大缩短了自然时效的时间。由此可以认为残余应力的消除对振动频率的选择没有严格的要求。

但生产实践证明，在所有不同频率下加载，只有在工件的固有频率下进行共振，才能****、****简便、****迅速地降低工件内的残余应力。其原因如下：

(1) 用钢铁制成的工件内阻尼一般很小，常在1O-3 ～1O-4之间。在共振状态下，振幅比静态位移放大很多，因此可用较小的激振力使工件获得很大的激振能量。也就是说，共振频率下振动起到了放大动应力的作用，加速了残余应力的消除，达到短时间内完成振动时效的目的。

(2) 有关资料指出，金属吸收振动能量越多，金属内发生原子运动(阻尼)越大 这种原子运动的增加，有利于消除金属内部的应力，而且产生****阻尼振动频率消除应力可达到****。金属构件受到循环载荷作用时，在一个应力循环中，加载和卸载的应力一应变曲线如图2所示。其中ABA形成一个封闭环，称为迟滞回线，其所包围的面积代表材料塑性变形时外力所做的功或消耗的能量。该面积的大小和工件材料、载荷水平和应变速率有关。

由位错理论可知[1]，当固体作阻尼共振时，会引起能量损耗。晶体中两端被钉扎住的自由位错，在振动应力作用下，所作的强迫振动，因位错线的运动非弹性应变，因而出现阻尼，如图3所示。设想晶体中任一长为L的位错线段的两端，由于某种原因被固定住，其他部分在振动应力τ0COSΩωt的作用下，则此位错线段将如拉紧的弦线一样往返振动，其阻尼强迫振动的微分方程为：

式中，A为单位长位错线的等效质量；B为阻尼系数；C为位错线的线张力；y为该点偏离平衡位置的大小，可视为与非弹性应变有关的量。

当外加频率接近固有频率时，便产生共振，即y具有****值，此时振子对阻力所作的功(内耗)应****[1]。也就是说，在共振区滞后回线面积达到****，阻尼也****。工件材料合适的阻尼振动频率应在共振区。

       

 

图2                                             图3

3 共振频率与工件内部应力值的关系

一个无应力的工件具有*的固有频率，含有残余应力的工件的共振频率比相同但不含应力的工件共振频率高。在振动过程中，随着残余内应力下降，工件内阻尼减小，工件的固有频率降低。这可用振动力学理论来说明，如图4所示。

设工件的质量为m，在激振力F=m1eω2的作用下受迫振动，其运动方程为：

在垂直方向位移为：

χ=Bsin（ωt-θ）

其中：                   

上式中：M=m+m1 代表整个系统的质量；β为阻尼系数；C 为刚度；ξ为阻尼比；Z为频率比，

z=ω/ωn ；ω为激振频率；ωn为工件的固有频率；B为振幅值。若令B0=m1e/M，则有：

                          (1)

当机械系统达到共振时，令,求****值可得：

                            (2)

                                    (3)

式(3)表明，共振峰频率随内阻尼的减少而下降。上面三个式子为我们提供了振动时效快速检测的理论依据。用曲线标出如图5所示。

  

图4                                     图5

由图5可见当阻尼比ξ逐渐减小时，出现*0逐渐*，幅频曲线峰值升高；频带变窄；同时峰值左移。

4 振动处理过程中各参数的变化与振动效果的关系

在振动处理过程中，施加给工件的循环载荷的*能量，一部分因克服工件的微观应力及位错滑移所需的动能而消耗掉，另一部分则耗于松驰宏观应力，振动所需的能耗不断降低。振动过程中各参数的变化如下：

(1) 振动过程中工件固有频率随时问而变化

实验证明，一个无应力的工件，经振动处理后其固有频率保持不变，而含有残余应力的工件，其固有频率随时间而变化。对工件进行振动处理时，每隔一定时间，测一次固有频率，发现工件的固有频率随时间的增加而降低，*分钟降低较快，然后逐渐变缓形成一条水平线，这说明工件的内应力已均化趋于稳定，如图6所示。

经振动处理后的工件固有频率下降，振动后的振幅A一频率f曲线比振前的曲线峰值

升高，频率变窄，说明阻尼下降，内应力降低，如图7所示。这与前面的理论推导结果一致。

        

图6                                          图7

(2) 振幅的变化规律

振幅是指工件上某点在振动处理时离开平衡位置的****位移，它是描述振动强度的参数之一。试验中，当动应力达到一定数值时，测量工件几个*的振幅值，可以作为控制振动强弱的参考指标。在激振力和频率不变情况下，具有残余应力的工件，在振动过程中，其振幅也是不断变化的，其变化规律如图8所示。

 

                                          图8

由图8可知：

① 如果选择激振频率为图7中的m点处的fm，则振动过程中，始终有fm < f0 ，曲线呈上升型。

② 如果激振频率选fn ，虽然fn< f0，但fn >f0 。曲线呈先升后降型。

③ 如果激振频率选fp，则fp > f0 ，曲线呈下降型。

比较图8与图7， A一t曲线实质上是A一f曲线上的一段，只是把横坐标频率f改换成时间t而已。当f振=fm 时，A—t曲线即A一f曲线的左边，没有达到顶点A0以前的线段；当f振=fn 时，A—t曲线是A一f曲线从n点过A0点到P点这一段；当f振=fP时，A一t曲线即是A一f曲线从P点开始向下降的一段。以上说明A-t曲线与A一f曲线一致地反映了同一物理意义。两者可以并行用作效果判断。

(3) 能耗变化规律

在振动处理过程中，保持工件振幅不变，观察输入能量的变化，发现其变化规律正好与A—t曲线反向，如图9所示。

 

                                      图9

 

5 亚共振点的确定

由图6至图9可以发现：

(1)工件的固有频率随振动处理时间的增加而下降，逐渐趋于稳定。

(2)振动处理时，随内应力下降，阻尼减少，工件的振幅上升，频率下降，频率变窄。

大振幅有利于消除残余应力。当振动处理时，希望用****小的能量消除****多的应力。当应力逐渐消除，能量消耗应逐渐下降。分析图6至图9，可以发现一个使振动处理效果****好，能耗****少的****佳激振频率，即图7中的的fm，它又称为亚共振频率。当激振频率在fm时，可以实现****少的能耗消除较多的内应力，同时振动过程平稳，对激振器保护有利。

从内耗观点看，在固有频率f0处共振，内耗****，作功****多。但激振一段时间后，共振峰左移，激振频率实质上已偏移固有频率而向右移，从A一t曲线看，振幅下降；从W一t曲线上看，曲线呈上升趋势，即应力消除逐渐减少，作功却越来越大。因此选f0点激振并不理想，而选择共振峰左侧的亚共振点fm激振是有利的。在fm点共振时，工件固有频率下降，激振频率逐渐接近固有频率，功率下降，而有用功(迟滞回线面积)在*，因而效果****佳。

6 振动处理效果快速判断方法

从以上分析可知，振动过程中，动态参数的变化与残余应力下降规律相对应，这提供了振动时效效果的快速判断方法，归纳如下：

(1) 使激振能量保持不变，测量工件振幅值的变化情况 当振幅上升时，说明效果良好，当上升速度平稳时，处理即可停止。

(2) 振前振后幅频曲线对比，在振动过程中，测得工件固有频率下降并趋于平稳，把振前振后扫描得到的频曲线对比(如图7所示)，说明振动效果良好。

7 结论

综上所述，振动消除应力就是利用共振原理，在工件固有频率左侧的亚共振处，对工件施加一循环交变应力，当动应力与残余应力叠加大于屈服****限时，迫使材料产生部分塑性变形，释放宏观残余应力峰值；同时在微观上，动应力驱使位错滑移，释放微观应力。结果****了工件的松弛刚度，降低了工件残余应力，保证工件尺寸精度的稳定性。振动过程中各参数变化规律，使我们能正确选择激振频率，对振动处理效果作出准确判断，有利于振动时效技术的推广应用。

 

 

附四

     振动时效消除应力在磨机齿圈中的应用

(河北063020) 唐晓明  尹 陆  韩俊广

 

振动时效又称振动消除应力法，是将工件(铸件、锻件、焊接构件等)在其固有频率下进行数分钟至数十分钟的振动处理，消除和均化其残余应力，使尺寸精度获得稳定的一种方法。在水泥设备制造企业的生产中，磨机及其附件残余应力消除与否，对设备的使用寿命至关重要，受生产规模、生产周期及效率的影响，消除和均化工件的残余应力，振动时效的方法备受关注。我公司自该方法应用于磨机齿圈生产中的几年来，在****工件*变形能力，稳定工件精度，****力学性能，节约资金，****质量等方面取得了显著成效并采用济南博纳机电设备有限公司<*n>ZS2004<*n>液晶振动时效设备进行操作，胡经理现场配合，技术咨询：胡美玲：<*n>5031 86310283 139-6916-6799<*n>。。

1．对铸件应力产生的机理进行分析

铸造残余应力的产生，是由于热应力和受工件的形状尺寸与铸造技术影响而引起的结构应力，以及由于材料的*与成分不均匀而引起的*应力等综合作用的结果。其中，由于工件在凝固、冷却时形成的结构应力，不仅与工件各部分壁厚的不均匀和形状的非对称性等有关，而且与浇注和造型等铸造技术有关。下面从三方面说明结构条件所决定的残余应力。

(1)在工件截面内保持平衡而存在的残余应力

以浇注圆柱形工件(如齿圈)为例，由于表层冷的快，心部冷的慢，所形成的温度梯度是残余应力产生的原因。开始凝固时，表层因冷却快而收缩，处于拉伸应力状态，心部则处于压缩应力状态(如图la所示)，此时心部温度较高具有塑性，在压应力作用下产生压缩塑性变形，使心部实际尺寸缩小；继而进一步冷却到某一温度时，心部收缩，进一步受到已经硬化的表层约束，于是中心呈拉伸应力状态，而表层则是压缩应力状态(如图1b所示)。

(2)结构间相互保持平衡而存在的残余应力。

(3)由于铸造型砂的阻*而产生的残余应力。

    

(a)冷却时                                (b)冷却后

图 1

由于齿圈的残余应力主要呈现工件截面内保持平衡而存在的残余应力，因此(2)、(3)两个方面未作详细说明。

2．残余应力的存在。对齿圈加工过程中尺寸精度的影响

对于大型磨机齿圈，从铸造加工能力、产品的运输及安装需要等多方面考虑，多铸造成半齿圈，加工时再合为一体。小型齿圈则铸成整体后再加工。实践表明，没有经过消除应力的齿圈，在粗车、精车、铣齿的工序过程中或过程完成后，应力释放，从而造成齿圈变形或开裂。主要表现形式如下：

(1)齿圈对口尺寸产生偏差(见图2a)。

(2)对口里面无缝，外面有缝(见图2b)。

(3)对口里面有缝，外面无缝(见图2c)。

(4)齿圈变形成椭圆形(见图2d)。

(5)齿圈外圆有锥度(见图2e)。

      

           &nb*nbsp;                           (b)                             (c)

       

                         (d)                                  (e)

图 2

 

3．振动时效消除磨机齿圈变形可行性分析

从铸件(如齿圈)应力产生机理以及残余应力对齿圈加工过程的影响来看，残余应力是造成齿圈变形和开裂的主要原因，欲消除应力可用振动的方法，即以共振的形式给齿圈施加动应力，使附加动应力与残余应力叠加后，当达到或超过材料的屈服****限时，齿圈发生微观或宏观塑性变形，从而降低和均化其内部的残余应力，并使其尺寸精度达到稳定。使用振动时效具有如下优点：

(1)与热时效相比，****少。

(2)与自然时效相比，生产周期短，可减少资金积压。

(3)振动时效设备使用方便，操作简便。

(4)不受工件大小和材质的限制，适应性强。

(5)节约能源，降低成本，同时具备与其他时效处理方法相同的*****变形能力，稳定工件的精

度，****力学性能。

4．应用举列

以下是我公司为陕西冀东扶风水泥有限公司生产的声∮4.7m×74m窑设备中的齿圈振动时效的应用举例：

齿圈材质为ZG42CrMo，重量为21400kg，直径为7343.64mm。我公司所用振动时效设备型号为ZSK5系列，激振器激振力为50t，可激振工件重量为5～500t，振动该齿圈所用激振器偏心为50％。图3所示为振动时效状态。

 

图3  齿圈振动时效示意图

1．激振器 2．橡胶垫 3．传感器 4．齿圈

图4为齿圈振动时效前后a—n、a—t曲线及参数(其中a、n为振前，a’、n’为振后，对应a—n曲线上虚线为振前，实线为振后)。

 

 

                       &nb*nbsp;                                   （b）

图4

 

 

 

ZS2004振动参数如下：

ΣT = 15min

a = 45.9m／S2

n = 6209r／min

a’ = 61.2m／S2

n’ = 6208r／min

a’一a = +15.3m／S2

n’一n = 一1.0r／min

T = 10min

判定振动时效工艺效果按照JB／T5926--1991振动时效工艺参数选择及技术要求标准判定，满足下列条件之一，即可判定为达到振动时效工艺效果。

(1)振幅一时间(a—t)曲线上升后变平。

(2)振幅一时问(a—t)曲线上升后下降，然后变平。

(3)振幅一频率(a--n)曲线振后比振前的峰值高。

(4)振幅一频率(a--n)曲线振后比振前的蜂值点左移。

(5)振幅一频率(a--n)曲线振后比振前的带宽窄。

上述齿圈振动时效结果满足条件(3)，因此可判定达到振动时效工艺效果。

5．经济效益分析

采用此方法，我公司解决了磨机齿圈的变形和开裂难题，每年时效处理近百个齿圈，仅耗电几十度，便达到技术工艺要求，节约了资金，****了质量，使企业实现了一次****，终身受益。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

附五

振动时效在电机生产中的应用

湖南祁阳电机厂(426100)  何德坤 陈太顺 陈曲

 

摘要:  利用共振的方法来迫使金属晶格滑移，促使工件内部残余应力的释放，降低和均化金属构件的残余应力。实践证明，振动时效技术是一项****少、*、生产周期短和节能效果显著的基础工艺技术并采用济南博纳机电设备有限公司<*n>ZS2004<*n>液晶振动时效设备进行操作，胡经理现场配合，技术咨询：胡美玲：<*n>5031 86310283 139-6916-6799<*n>。。

关键词：  振动时效  共振  残余应力  电机  工件  应用

在电机制造过程中．许多零部件以及工装、模具等工件内部存在不同程度的残余应力．它降低机械零部件加工之后尺寸精度的稳定性。长期以来，人们在机械设计和制造中，采用自然时效和热时效工艺来减少残余应力。自然时效周期长，且只能较少地消除工件的残余应力；热时效虽能较好地控制工件的变形，但能源消耗很大，有些大工件根本无法进行热时效。另外，热时效使工件的材料屈服****限明显地降低，强度和硬度明显变差。近1O余年来，国内外出现了一种新型、****、取代热时效的方法——振动时效。振动时效从性质上讲属于反复对工件施加周期性载荷(δ动)。当δ动+δ残≥δs(材料屈服****限)条件成立时．则造成工件残余应力的变形的高峰值处产生微小塑性变形，从而达到释放应力之目的，从作用上讲是以机械能形式给工件提供振动能量，*金属内部原子的振动幅度，加快畸变晶格回复平衡位置的速度，促使金属晶格排列趋于平衡；从形式上讲是通过对工件施加略低于材料屈服****限的动应力，人为造成“变形”提前发生，从而获得工件在其精加工之后不再发生变形的效果。振动时效可有效地降低、消除和均化金属构件的

残余应力，减少工件变形、保证工件尺寸精度的稳定，可以克服由于热时效或焊接作业产生的裂纹发生，在节省能源、缩短生产周期和降低时效成本等方面有着更加明显的效果，它适用性广(可用于各种不同形状的工件)、操作方便，振动时效将成为机械制造行业的一项基础工艺技术。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

振动时效技术经济效果与热时效比较见表

<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">项目<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">热时效（热处理消除应力）<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">振动时效（振动消除应力）<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">应力消除率<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">20-80%<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">20-80%<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">精度稳定性<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">受到*<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">****30-80%<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">*变形能力<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">下降，常有裂纹发生<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">****30-70%<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">*****限<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">下降<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">****5%以上<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">断韧性<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">****3%<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">****5%<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">*拉性能<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">下降15%<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">****12.9%<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">*硬度<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">*软化，硬度下降22.%，仍需自然时效一个月左右<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">*不软化，振动处理后不需自然时效<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">大型结构件<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">无法进炉处理<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">可有效进行现场处理<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">有特殊要求机构件<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">无法处理过热断裂工件和不允许产生氧化皮工件<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">可有效处理<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">屈服点<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">下降43.2%<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">****41.5%<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">处理工件所需生产周期<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">一般在48-300h之间<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">一般在20min内完成<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">设备投入<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">处理同等构件比振动时效高出10-20倍<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">是热时效投入的1/10-1/20<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">生产费用<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">150-200元/T，比热时效高20倍左右<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">5-10元/T,比热时效低20倍<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">****回收期<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">5-8年<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">5-12个月<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">能源消耗<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">是振动时效的90倍<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">比热时效节能95%<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">环保节能<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">有废气、废渣、灰尘“三废”排放<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">无“三废”排放，但有一定程度的噪音<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5pt;">

 

我厂购置了一套ZS2004型振动时效装置，对我厂生产过程中的金属件，如机座、端盖和模具等精度要求较高的零件，进行振动时效，效果很好，除能保证原有的机械强度外，加工后变形量很小。尤其是在精加工前进行振动时效处理，精加工后尺寸变化甚微，机座及端盖止口的圆度误差都能稳定在0.02mm 以内。冷冲模一般都是以Crl2的材料制成，通过锻打、加工和淬火等工序以后，工件内部残余应力很大，如果这时采取自然时效和热时效都将无济于事，我们将模具热处理以后，经过振动时效处理再精加工，模具基本上达到了不变形或微量变形的目的。

ZS2004型振动时效装置由控制器、激振器及加速度传感器3大部件组成。其操作方式有全自动、半自动及手动3种。由于电机制造行业所要进行时效的工件是各种各样的，一般****适宜的方法是采取平台法和半自动时效方式，即将所需时效的工件集装于平台上，并通过螺杆将工件紧固在平台上。然后开机，使工件自动进入扫描过程。此次扫描为工件的振前扫描。寻找工件的共振频率及相应的加速度幅值，扫描结束，自动停机。按“打印”键，打印出扫描曲线(图1)。例如：

工艺卡：a—n(a—f)

Gm = 16.7 m/s2           NGM = 3942 r/min

Gm = 84.0 m/s2           NGM = 7576r/min

 

图1    扫描曲线

a一n(a一f)表示加速度一转速曲线或加速度一转频曲线，在转速为3942r／min时加速度为16．7m／s2，转速为7576r／min时加速度为84．0m／s2。在上图中*条曲线峰值偏低，所以主振频率取在第2条曲线上，取加速度峰值的2／3处，即84×2／3≈56，在56m／s2 处找到对应的转速大约是7480r／min处,再进行时效处理，20min后自动停机。时效过程中，加速度值变化一般是先上升后趋平衡，或是上升后下降，再趋平衡，根据JB／T5926— 9l标准，其加速度值平稳后3～5min，即可判定其已经达到了时效效果。采用半自动方式进行时效，即时效时间是由人工事先设置的，也可根据时效曲线来判断时间设置是否适合，时效完毕，其加速度值仍在变化之中，说明时效时间短了，应增加时间；如其加速度值早已不再变化．超过5min，

则说明时效时间长了，应缩短时间，如图2。

 

图2

时效完毕以后，可进行第2次扫描，其目的就是打印出曲线，使其与*次的扫描曲线进行对比，进一步判定时效的效果，若曲线对比出现以下几种情况，即可根据JB／T5926—91判断为已达到了时效效果。

1)共振频率发生左移，即频率下降(图3)。

 

图3

2)共振峰值升高(图4)。

 

图4

3)共振峰频率变窄。（图5）

 

图5 

以上3种情况有时同时发生，有时只发生其中1种或2种，但不管怎样，只要发生了其中任何1种再加上前述的时效曲线，即可判断为已达到了时效效果。

在第2次扫描完成之后，打印机可以自动打印出重叠的1、2次扫描曲线，使两次扫描比较起来，非常直观．若没有出现如上所述的任何一种变化，则说明其工艺参数需作进一步的调整。

在电机制造行业中，对于大型的工件，一般是将振动源(即激振器)附着在工件上，工件下垫以减振物，进行振动时效。对于小的工件一般是采取平台法集中处理，即是将工件集中紧固装在平台上，平台下垫以减振物，将振动源附着在平台上，进行集中振动时效。采取平台法对铸件集中处理，会有效地减小铸件的变形能力。平台的安放场地应远离其它振动源，平台的基础也应与周围隔离开来，即基础四周要有减振沟，以减小外部振源(干扰源)传递到平台上来，另外就是减*台振源向外扩散．

平台一般为2000×1600×(30～35)钢板制成，平台上要有与工件安装相适应的安装螺纹孔或安装槽，配备安装工件用的拉紧螺杆、压板及压紧螺母，将工件固紧在平台上，激振器安装在平台长度方向边缘中部，平台下垫以减振用的减振橡皮，见图6。

 

图6 平台示意图

1．减振橡皮  2．激振器  3．平台  4. 传感器

平台下的基础用砖砌成，基础内为200mm厚的混凝土结构，基础四周与外界为一深600---800mm减振沟槽，它能较好地隔离内外振源干扰和传播，见图7。

 

图7 地基示意图

1．地面2．减摄橡皮3．教振器4．平台5．混凝土               

附六

振动时效技术****变压器油箱的渗漏

 

吴建灵，樊建楼 ，郭岩

 

摘要：变压器油箱渗漏是由焊接缺陷、焊接残余应力和工作应力在生产制造、运输安装和使用过程中造成的。渗漏的主要部位是在焊接接头、丁字接头等焊接部位。利用振动时效技术，对大型变压器焊接油箱进行焊后时效处理并配合渗漏检验，及时发现了焊接接头中潜在的焊接缺陷，降低了焊接残余应力水平，从而避免了油箱在使用过程中的渗漏现象并采用济南博纳机电设备有限公司<*n>ZS2004<*n>液晶振动时效设备进行操作，胡经理现场配合，技术咨询：胡美玲：<*n>5031 86310283 139-6916-6799<*n>。。

关键词：振动时效；变压器油箱；残余应力；焊接缺陷

 

大型变压器的油箱是密闭容器形式的焊接结构，焊缝形状复杂，总长度少则几十米，多则数百米。由于内部盛装变压器身和变压器油，焊缝中****微小的孔隙都会产生渗漏，这会对变压器造成一定的危害：① 污染变压器外壳和周边环境；② 油箱内的油量减少，会造成变压器温度升高；③ 渗漏油遇到明火容易造成火灾。虽然制造者采取了许多措施，****油箱的渗漏事故。但是，渗漏油事件还是不断发生。为此，我们采用了振动时效技术对焊后的油箱进行时效处理，有效地减少了渗漏油现象，取得了良好的社会效益和经济效益。

1 油箱渗漏油的部位和原因

1.1 渗漏的部位和方式

一般情况下，凡是易于施焊的表面焊缝，渗漏的几率都很小，而不易施焊部位则渗漏的几率比较大。油箱渗漏主要是两个部位：一是油箱与管道连接的部位；二是油箱箱体焊接接头处。前者属于现场安装问题，只要保证正确合理施工，一般比较容易****和解决；而后者的影响因素较多，比较难以解决。从现场渗漏的情况来看，焊接接头的渗漏主要在法兰四周的内外角焊缝、不导磁钢与低碳纲的对接焊缝、油箱外壁拼接焊缝，尤其是丁字焊缝、十字焊缝、搭接焊缝和边缘角接焊缝等应力集中处以及易产生缺陷处。渗漏油的通路并非是在钢板内外侧的同一部位，也就是说，油箱外壁出油点在某一部位，而内壁漏油点却在另一部位。油箱的焊缝一般均为双面焊，中间未焊透的部分就形成一个隐蔽的中间通道，内侧焊缝只要有一处贯穿焊缝的缺陷，油就会流人中间通道，如果外侧焊缝也有一处贯穿焊缝缺陷，中间通道内的油就会渗漏出来。****严重的是如果加强肋或加强槽板正好盖住焊缝，这种方式的渗漏难以检测。

1.2 渗漏油的原因

渗漏现象主要是由于3个因素和在3个过程中造成的。3个因素是：① 焊接接头中的缺陷：如气孔、夹渣、未焊透和微裂纹；② 焊接残余拉应力；③ 工作应力。3个过程是：① 生产制造过程； ② 运输安装过程；③ 使用过程。

在生产制造过程中，由于母材、焊接材料、焊接工艺、焊接位置和焊工水平等各方面因素，焊接缺陷的产生是不可避免的。由于油箱的承受载荷不大，一定数量和一定尺寸范围内的缺陷存在并不影响油箱的工作性能，但是，这将成为变压器焊接油箱渗漏的隐患。贯穿型缺陷会直接引起渗漏；非贯穿型缺陷既使存在，不会引起渗漏，但是非贯穿型缺陷在焊接残余拉应力的作用下会扩展成为贯穿型裂纹。这就会引起渗漏。无论如何，在产品焊接完后的试漏检验中，这种缺陷会被检测出来，可以及时修补。

在运输安装过程中，油箱不可避免地要受到吊运、装配、运输冲击、安装等外力作用，外加拉应力和焊接残余拉应力叠加作用于油箱，焊接接头中非贯穿缺陷有可能扩展成为贯穿裂纹。如果变压器运行前不再进行试漏检验，这些缺陷将会在运行过程中引起渗漏。

由于变压器在运行中不断地产生电磁机械振动力和受气温变化的影响，油箱会受到*载荷的作用。交变应力一方面与残余拉应力共同作用，****了由焊接缺陷引起的微裂纹的扩展，另一方面，疏通了渗漏通道，加速了油箱的渗漏。在运行过程中，这些缺陷是难以修补的。另外，应力腐蚀开裂也是导致渗漏的一个原因。变压器油本身不具有腐蚀性，但油内含有水分、有机酸和无机酸以及油氧化后产生的过氧化物，这些物质对容器会产生腐蚀作用。所以焊接接头或是母材在残余拉应力、工作拉应力和腐蚀介质的共同作用下产生裂纹，从而出现渗漏。

经过调查发现，油箱焊接成形后，试漏时一般很少发现渗漏现象，但在运行后的使用现场，渗漏却较为普遍。可见，在上述3个过程中，后两个过程对渗漏有较大的影响，此时的渗漏也是难以修补的。

1.3 渗漏的****措施

工作应力是不可避免的，因此为了****和减少油箱的渗漏现象，必须减少焊接缺陷的数量和尺寸。而在焊接缺陷存在的情况下，采取措施降低焊接残余应力，提前发现可能出现渗漏的潜在缺陷，这就是振动时效技术应用的目的。

2  振动时效对残余应力的降低和缺陷的检验

2.1 振动时效对残余应力的降低

振动时效实质上是以振动的形式给工件施加附加应力，当振动应力与残余应力叠加以后作用于焊接接头，① 在局部达到或者超过材料的屈服****限时，造成位错滑移合并，数量减少，工件发生微观塑性变形；② 非平衡位置的原子得到能量恢复到平衡位置；③ 应力松弛。从而降低和均化工件内部的残余应力，并使工件尺寸和精度达到稳定。

2.2 振动时效对焊接缺陷的检验

油箱属密闭容器，但不属压力容器，因而在制造工艺上不作无损探伤要求，原因有：① 焊缝结构形式多样，射线和超声探伤都不宜实施；② 渗漏多在使用后出现；③ 采用无损探伤后，经济上不合理。

在振动时效过程中，为了降低残余应力，激振力应保证某些局部区域产生塑性变形，即：

δ动+δ残≥δs，应力幅度越大，残余应力消除的效果越好。但是，如果焊接接头内存在潜在的焊接缺陷，这些缺陷就会在应力的作用下扩展，直至形成贯穿型裂纹。在振动时效过后的试漏检测中，则会出现渗漏，这样提前发现了运行中的缺陷。如果在振动时效中，没有发生扩展及未出现渗漏的缺陷，在以后的运行中，也不再会出现渗漏现象，因为油箱工作时候的工作应力远小于振动激振力，而且主要是静载力。

3  振动时效技术的实际应用

3.1 振动设备．

ZS系列全自动振动时效装置。

3.2 激振参数的选择

(1)激振频率(f动)

f动的高低直接影响处理的效果，而f动又与工件的支撑点有关系。把焊完的变压器油箱上下节用螺栓紧固后放置于4个胶垫上，装好振动器，一般固定于油箱高度的1／3处，通过微电脑记录仪找到共振频率(f0)。在 f动 < f0的情况下，开始振动处理。ZS型振动时效装置的内部软件系统已具备自动判断动应力是否合适的功能，尔后按程序进行时效振动。

(2)激振力(δ动)

激振力应使δ动+δ残>δs，应力幅度越大，消除残余应力的效果越好。但是对于构件的*寿命来说，如果应力幅度大于材料的*****限，那么振动时效的应力交变次数将减少构件的*寿命，这样振动时效将不能****构件的**性能，一般选取：δ动=(1／3～2／3)δs。

(3)激振时间(t)

振动时间的选择应根据油箱质量，一般时间选择见表1。

3.3 残余应力的测试

对某一规格油箱的5个关键点进行了应力测试，测试分别在振动时效前后进行，测试结果见表2。

 

表1  振动时间的选定

<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">工件质量（T）<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;"><1<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">1-3<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">3-6<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">6-10<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">10-50<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">振动时间（min）<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">10<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">15<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">20<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">25<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">30<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">

 

 

 

表2  残余应力的测试

<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">残余应力（MP）<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">测试点<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">1<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">2<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">3<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">4<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">5<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">平均值<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">振动前<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">312<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">343<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">287<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">356<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">334<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">326<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">振动后<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">177<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">183<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">151<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">176<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">189<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">175<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">
<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">降低程度（%）<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">43.3<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">46.7<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">47.4<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">50.6<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">43.5<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">	<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">46.3<*n style="font-family:宋体;font-size:10.5000pt;">

 

由表2可以看出，经过振动时效后，残余应力显著降低，平均降低程度为46.3％ ，****单点降低程度为50.6％ 。

3.4 缺陷的检测

在振动时效前，对油箱进行了试漏检测，发现有一处渗漏，进行了修补以保证不再渗漏。振动时效处理后，再次进行渗漏检测，又发现二处渗漏，并及时修补。后面发现的缺陷，就是在振动时效的过程中显现出来的，它们是有可能在实际运行过程中出现的问题。1年的跟踪调查结果表明，该产品未发现任何形式的渗漏现象。应用振动时效技术以后，产品质量得到明显的****，出厂后的大型变压器在用户处还未出现焊接渗漏和微裂纹现象。

4  结论

振动时效技术可以消除大型变压器油箱的焊接残余应力，并及早显现潜在的焊接缺陷，把问题隐患暴露于出厂前，从而大大****了变压器油箱的焊接质量。从我厂的情况来看，振动时效技术在生产变压器上的应用是值得推广的。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

附七

残余应力简介

 

振动时效工艺****终目的就是消除和均化金属工件内部残余应力，****工件在加工和使用过程中的变形和开裂。因此要了解振动时效工艺必然要对残余应力的产生及对工件的影响有深入的了解。因有****书籍讲解残余应力，本文只做简单介绍。

残余应力是指在没有对物体施加外力时，物体内部存在的保持自相平衡的应力系统。其产生原因就是因为机械加工、温度不均、装配公差等造成了工件的某些部位和形状产生了变化。

    一、残余应力一般有以下几种分类方法。

    按应力相互作用或平衡范围分类

    1<*n>．****类残余应力或称宏观应力  应力存在的区域具有宏观特征，在物体全部或部分范围内平衡。

    2<*n>．第二类残余应力或称显微应力  应力存在的区域具有微观特征，在物体的晶粒范围内平衡。

    3<*n>．第三类残余应力或称超显微应力，应力在个别晶格内平衡。

    按金属学分类

    1<*n>．体积应力与宏观应力对应。

    2<*n>．*应力与显微应力对应。

    3<*n>．镶嵌应力与超显微应力对应。

二、产生残余应力的机理

各种机械工艺如铸造、切削、焊接、热处理、装配等都会使工件内部出现不同程度的残余应力。从残余应力产生的原因来讲，可分成如下几类：

1<*n>．由于机械加工产生不均匀的塑性变形引起的残余应力。这是金属构件在加工中****易产生的残余应力。当施加外力时，物体的一部分出现塑性变形，卸载后，塑性变形部分限制了与其相邻部分变形的恢复，因而出现了残余应力。这种由局部塑性变形引起的残余应力，在很多加工工艺中均会出现，如锻压、切削、冷拔、冷弯等等。这种残余应力往往是很大的。

2<*n>．由于温度不均匀造成的局部热塑性变形或相变作用引起的不均匀塑性变形而产生的残余应力。大多数金属都不是纯弹性或纯塑性材料，在冷却过程中往往会发生塑性至弹性的转变。在金属冷却过程中，由塑性状态转变为弹性状态时，壁厚不同的部分进入弹性状态的先后不同，产生了不均匀的塑性变形。当铸件厚薄壁均为弹性状态时，这个塑性变形差值需要靠产生的弹性变形来补偿，这样就使铸件的不同部位上产生了符号、大小不同的残余应力。在高于或低于这个温度区间内，冷速速度对残余应力实际上没有影响。

3<*n>．由于装配公差产生的残余应力。在铆接、焊接、螺钉连接时往往有公差配合问题。如船体分段对接时必须将对接钢板拉到—起，这些由外力拉到一起而组合的结构，当外力去除后，整个系统就出现了残余应力。这种应力一般来说属于结构应力，大多数情况下处于弹性状态。

此外还有化学变化等多种原因都可产生残余应力。由于产生残余应力的原因不同，因此构件内残余应力的分布和量值也不相同。某点残余应力的量值，是由各种原因产生的残余应力的综合值。总之，残余应力的产生是由于工件某一部分的变形恢复受到约束而造成的。局部不均匀的塑性变形的出现，是产生残余应力较普遍的原因。

三、残余应力对金属工件的影响

残余应力的存在对金属工件的强度、*寿命、结构变形等方面的影响都是很大的，因此在结构设计中必须予以考虑。

1<*n>、对金属材料屈服****限的影响

如果材料具有拉伸残余应力，相当于降低了材料的拉伸屈服****限。而相应****了压缩屈服****限。如果材料具有压缩残余应力的情况，使拉伸屈服****限****，而压缩屈服****限降低。我们必须在考虑构件强度性能要求的基础上来评定这些影响的好坏。一般来说，设计者不希望构件内具有拉伸残余应力，但假若使构件内具有压缩残余应力，则可以****构件的*寿命。这正象预应力钢筋混凝土梁可以****构件的使用强度一样。因此，对残余应力所造成的屈服****限的变化，要根据设计所要求的使用****限强度来加以衡量。

2<*n>、残余应力对*寿命的影响

当受到交变应力的构件存在压缩残余应力时，该构件的*强度会有所****，而存在拉伸残余应力时，其*强度就会下降。因此在实用中往往通过表面强化处理产生压缩残余应力，从而有效地*****强度。但是很多情况下，构件表面存在着拉伸残余应力，人们首先考虑的是如何来改变这种应力分布以*****寿命，这就考虑的是如何降低或消除残余应力以保证变形的稳定性。

实际上，残余应力对*的影响因条件和环境的不同而改变。它与残余应力分布规律和量值、材料的弹性性能、外来作用的状态等因素有关。当我们研究残余应力对*的影响时既要考虑宏观残余应力的影响，也要考虑微观残余应力的影响。可以认为，宏观残余应力在初期暂时与作用的交变应力叠加，改变应力水平，较大地影响着*寿命。而由微观*不均匀性所造成的残余应力，在应力交变过程中，会使微观区域内的塑性变形积累，使该部分产生应力集中，并使*内发生裂纹。残余应力对*****限的影响是复杂的。由于在交变应力作用下残余应力将会发生很大的变化，所以研究残余应力与*强度之间的关系是比较困难的。但其影响规律，通过大量的实验还是可以找到的。

3<*n>、残余应力对构件变形的影响

残余应力是一个不稳定的应力状态。当构件受到外力作用时，作用应力与残余应力的相互作用，使某些局部呈现塑性变形，截面内应力重新分布，当外力作用去除时整个构件将要发生变形。所以残余应力明显地影响着加工后的构件的精度。这也是机械和工程部门****关心的问题之一。实践已证明，具有表面拉伸残余应力的构件其尺寸稳定性远远不如具有表面压缩残余应力的构件尺寸稳定性好。

残余应力对构件变形的影响包括两个方面，一方面是构件*静、动荷载的变形能力，另一方面是荷载卸除后变形的恢复能力。残余应力在这两个方面对构件的影响是很大的，因此人们一直在研究消除这些影响的有效方法。

4<*n>、残余应力对金属脆性*的影响

脆性*是构件在几乎不存在塑性变形情况下的突然开裂。它在温度突然下降或变形速度突然*的情况下****易发生。这时塑性变形处于*状态，如果突然受到较大的作用应力，就易于发生脆性断裂*。残余应力是作为初始应力存在于构件内，特别是拉伸残余应力与作用拉应力叠加而加速了脆性*。

有关文献中得出结论：残余应力与开裂有直接关系，且产生的裂纹全都是存在于拉伸残余应力范围内。可见残余应力不仅直接影响到裂纹的扩展，而且降低了材料脆性*的作用应力的临界应力****限，加速了脆性*。

残余应力产生的脆性*在焊接件中是****易发生的。某重型汽车厂生产的车架由于焊接裂纹而大批报废。某造船厂铸造的十几吨重的大型链轮箱，因开箱温度过高而室温较低，壳体交角处从上至下出现断裂裂纹，裂纹速度发展很快。这些都说明在无外力作用下而产生的脆性*完全是由残余应力拉伸应力造成的结果。近些年来，国内外都在大量研究残余应力对裂纹的发生和扩展的影响。

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