一、振動時效技術的應用振動時效技術(VibratoryStress

Relief)主要是利用共振原理消除和均化金屬結構內部殘余應力，增強構件抗變能力，穩(wěn)定尺寸精度的一種先進的改性工藝，作為一種共性技術，振動時效與其他時效方法比，具有節(jié)能(其節(jié)能效果達95%以上)、降低成本、縮短制造周期、提高工件尺寸精度和減低勞動強度等優(yōu)點。因此，受到了國內外研究單位和企業(yè)的高度重視。應用領域已從遍及汽車、軌道交通、重型機械、航空、航天、風電等與鑄造、鍛造、模具、焊接等相關行業(yè)及專業(yè)領域。二、振動時效效果評定方法概述伴隨振動時效的應用，為了能夠更廣泛地推廣該項技術以及規(guī)范市場行為，生產制造部門和使用部門都提出盡快制定相應行業(yè)標準的要求。目前，振動時效相關的工藝方法及標準主要有幾下幾項：JB/T10375-2002

《焊接構件振動時效工藝參數選擇及技術要求》JB/T5926-2005

《振動時效效果評定方法》WJ

2696-2008

《裝甲車輛振動消除應力技術要求》GB/T25712-2010

《振動時效工藝參數選擇及效果評定方法》QJ

20254-2012《鑄造艙體振動時效》T/CSAA

1-2020《薄壁零件模態(tài)寬頻振動消除殘余應力方法》其中，工藝效果評定是振動時效技術的關鍵，是衡量振動消除殘余應力工藝成功與否的標準。目前，各大標準中對其工藝效果評定主要有以下三種方法：參數曲線觀測法、工件尺寸穩(wěn)定性檢測法和殘余應力檢測法。1、參數曲線觀測法根據振動時效過程中繪出的加速度-時間時效曲線，評定振動時效獲得實際效果。目前各大標準對參數曲線觀測法的參數設置及評測指標基本一致，以GB/T25712-2010《振動時效工藝參數選擇及效果評定方法》為例，參數曲線觀測法評價方法具體為：當與時效頻率相關的曲線出現下列情況之一時，即可判定該時效頻率的振型有效區(qū)覆蓋的工件區(qū)域已達到了時效效果：a)a—t曲線上升后變平;b)a—t曲線上升后下降然后變平;c)振后a—n曲線加速度峰值比振前升高;d)振后a—n曲線的共振頻率比振前降低;e)振后a—n曲線的帶寬比振前變窄;f)振后a—n曲線的共振峰有裂變現象發(fā)生;g)n—t曲線下降后變平。2、工件尺寸穩(wěn)定性檢測法該方法是通過對工件尺寸精度測量實現的，可將振動時效后工件與不時效或熱時效工件進行下列項目之一的比較：精加工后精度、長期放置精度、加動載荷后精度、切割釋放變形，結果應達到工藝要求。3、殘余應力檢測法殘余應力檢測法是對振動消除殘余應力效果評定最重要也是最直觀的方法，各振動標準由于其適用對象不同，其殘余應力檢測評價的方法和指標略有不同，表1從檢測方法、檢測要求、評價指標三個方面對各振動標準進行了統(tǒng)計。表1各振動時效標準的殘余應力檢測效果評定方法

以下分標準對應力檢測評定方法進行具體介紹：3.1

JB/T10375-2002《焊接構件振動時效工藝參數選擇及技術要求》檢測方法：推薦使用盲孔松弛法，也可使用X射線衍射法或在條件許可時使用磁性法。檢測區(qū)域：采用盲孔法測試時，測試點處材料厚度應大于鉆孔直徑的四倍。測點數量：每個構件可選擇二至三條主焊縫。每條主要焊縫的測試點不得少于三個。測試點應布置在焊縫中心或焊縫根部。評定指標：用振前和振后的應力平均值計算應力降低率，降低率應大于30%。用振前和振后的最大與最小應力差衡量應力的均勻化程度，振動后的計算值應小于振動前的計算值。最大及最小應力一般應以焊縫的主應力或縱向應力為準。3.2

JB/T5926-2005《振動時效效果評定方法》檢測方法：可使用X射線衍射法、盲孔法和磁測法。檢測區(qū)域：檢測點應選在工件的重點部位或有效振型的重點部位。測點數量：被振工件振前、振后的殘余應力檢測點數均應大于五個點。評定指標：用振前殘余應力平均值(應力水平)、振后殘余應力平均值來計算應力消除率，焊接件的應力消除率應大于30%，鑄、鍛件、模具、機加工件的應力消除率應大于20%。用振前各點殘余應力對其平均值的差值的最大值去比較振后的該最大值來衡量應力均化程度，振后的應小于振前的。3.3

WJ2696-2008《裝甲車輛振動消除應力技術要求》檢測方法：推薦使用盲孔松馳法，也可使用X射線衍射法。檢測區(qū)域：采用盲孔松馳法測試時，測試點處材料厚度應大于鉆孔直徑的4倍。測點數量：每個工件可選兩條或三條主焊縫，每條焊縫的測試點不應少于三個。測試點應布置在焊縫中心或焊縫根部。評定指標：用振前和振后的最大與最小應力平均值計算應力降低率，降低率應大于30%。用振前和振后的最大與最小應力差衡量應力的均勻化程度，振動后的計算值應小于振動前的計算值。最大及最小值應以焊縫的主應力或縱向應力為準。3.4

GB/T25712-2010《振動時效工藝參數選擇及效果評定方法》檢測方法：可在時效前及時效后利用盲孔法或X射線衍射法對工件進行殘余應力測試、對比。檢測區(qū)域：可根據工藝要求取多個應力檢測區(qū)，也可根據預測按殘余應力主應力取向、正負或幅值分類取多個應力檢測區(qū)。測點數量：每個應力檢測區(qū)，被振工件時效前、時效后的殘余應力檢測點數均應大于5個。檢測點應處于至少一個已實施的時效頻率對應的振型有效區(qū)。對于盲孔法，測試時，應把鉆孔工藝針對工件具體材質引起的附加應變去除，還應考慮應變釋放隨時間的影響；檢測點在10倍盲孔直徑范圍內的應力梯度不應太大，時效后測點與時效前測點間距應在盲孔直徑的5倍到10倍之間。評定方法：在對工件時效前后的殘余應力分布通過列表、繪圖等方式進行分析、比較時，除采用最大主應力、最小主應力及最大主應力方向外，還應采用殘余應力等效值、殘余應力水平、應力消除率、應力均化率等概念。但是，對某一個應力檢測區(qū)，若時效前該區(qū)域殘余應力水平小于工件材質的屈服極限的1/5，

則不計算該區(qū)域應力消除率；若時效前該區(qū)域殘余應力離散度小于工件材質的屈服極限的1/5時，則不計算該區(qū)域應力均化率。評定指標：時效后，至少有一個應力檢測區(qū)：殘余應力水平應該變低，焊接件的應力消除率應大于30%，鑄

件、鍛件、模具、機加工件的應力消除率應大于20%；或者，應力均化率應大于20%。3.5

QJ20254-2012《鑄造艙體振動時效》檢測方法：一般使用盲孔法或射線衍射法。測點數量：被振艙體振前、振后的殘余應力測定點數均應大于5個。評定指標：用艙體振前、振后的應力平均值(應力水平)來計算應力消除率，鑄件、鍛件應大于20%，焊件應大于30%。用艙體振前，振后的最大應力與最小應力之差值來衡量應力消除和均化程度，振后的計算值應小于振前的計算值。3.6

T/CSAA1-2020《薄壁零件模態(tài)寬頻振動消除殘余應力方法》檢測方法：推薦使用X射線應力檢測方法和超聲應力檢測方法；檢測區(qū)域：可根據零件結構及工藝的差異，指定多個殘余應力檢測區(qū)域；測點數量：每個殘余應力檢測區(qū)域測點位置布置宜不少于5個。評定方法：a)用振動前、后等效應力平均值，來計算殘余應力消除率；b)用振動前、后等效應力離散度，來計算殘余應力均化率；c)殘余應力水平低于薄壁零件材料屈服極限1/5的殘余應力檢測區(qū)域，可不納入殘余應力消除率計算；d)殘余應力離散度低于薄壁零件材料屈服極限1/5的殘余應力檢測區(qū)域，可不納入殘余應力均化率計算。評定指標：a)

振動處理后，薄壁零件至少有一個殘余應力檢測區(qū)域的殘余應力消除率大于20%、峰值下降率大于20%，或者均化率大于20%，則判定模態(tài)寬頻振動消除殘余應力處理工藝有效；b)

振動處理后，薄壁零件的殘余應力水平和殘余應力峰值達到產品技術要求的殘余應力絕對量值，則判定模態(tài)寬頻振動消除殘余應力處理工藝有效。模態(tài)寬頻振動消除殘余應力方法是對傳統(tǒng)振動時效方法的創(chuàng)新，具有高頻率、低動應力的特點，能夠運用于薄壁零件半徑加工之后。鑒于薄壁零件受殘余應力的影響極其敏感，模態(tài)寬頻振動消除殘余應力的效果評定指標也更加嚴格。總結：綜上所述，雖然針對殘余應力檢測的檢測區(qū)域、測點數量、評估指標略有不同，但從可行性、操作性以及有效性的角度分析，殘余應力檢測法較其他兩種方法，各項規(guī)定及指標更為清晰，能夠為生產實際提供更多的工件信息，