GBT 25712-2010 振動時效工藝參數(shù)選擇及效果評定方法

振動時效工藝參數(shù)選擇及效果評定方法

GB／T 25712—2010 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了振動時效工藝參數(shù)的選擇及技術(shù)要求和振動時效效果評定方法。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于以碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、不銹鋼、鑄鐵、有色金屬(銅、鋁、鈦及其合金)等材質(zhì)的鑄 件、鍛件、焊接件、模具、機(jī)加工件的振動時效工藝及其裝置。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應(yīng)用。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修)適用于本文件。 GB／T 25713機(jī)械式振動時效裝置

3術(shù)語和定義 

GB／T 25713中界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3．1 全程掃額和局部掃頻 

時效裝置從低轉(zhuǎn)速到當(dāng)前偏心矩下最大轉(zhuǎn)速全范圍內(nèi)掃頻稱全程掃頹。 

時效裝置在當(dāng)前偏心矩下某一段轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)掃頻稱局部掃頻。

3．2 振型 v灑ntion mode 工件受某一頻率激勵產(chǎn)生共振，在其某一點(diǎn)位移達(dá)到最大值的瞬間，工件各點(diǎn)的位移形成的線或面 稱為振型。 3．3 節(jié)點(diǎn)和節(jié)線 vibmti衄Ⅱ0de＆vib髓tion nodalliⅡe 工件共振時，振型上振幅最小處稱為該振型的節(jié)點(diǎn)，簡稱節(jié)點(diǎn)。 節(jié)點(diǎn)連成的線稱為該振型的節(jié)線，簡稱節(jié)線。共振時，工件可能有多個節(jié)點(diǎn)或節(jié)線。

3．4 振型有效區(qū) eff∞tive a他a of vibmtion mode 工件共振時，在工件相鄰節(jié)線之間或相交節(jié)線所圍區(qū)域內(nèi)，其動應(yīng)力等效值在該區(qū)域內(nèi)動應(yīng)力等效 值峰值的o．707倍以上的區(qū)域稱為該振型的振型有效區(qū)，簡稱振型有效區(qū)。

3．5 有效頻率和有效振型 effectjve vib憎tion frequ蛐cy＆eff比tive vibmti蚰mode 工件以某頻率共振，若其振型有效區(qū)能覆蓋工件被重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域或其殘余應(yīng)力較大區(qū)域，則該頻率 對應(yīng)的振型稱為有效振型，該共振頻率稱為有效頻率。

3．6 時效頻率egilIg frequency 當(dāng)選定某一有效振型對工件進(jìn)行時效時，為使振型有效區(qū)的動應(yīng)力等效值峰值達(dá)到一定數(shù)值，在該有效振型對應(yīng)的有效頻率的亞共振頻率區(qū)內(nèi)具體選擇的激振頻率稱為時效頻率。

3．7 殘余應(yīng)力等效值 equivalent r酷idual stre鼴 在平面殘余應(yīng)力場中，為方便比較各點(diǎn)殘余應(yīng)力大小或判定某點(diǎn)的屈服狀態(tài)，可把二維狀態(tài)的殘余 應(yīng)力等效成一維殘余應(yīng)力，然后直接用它去對各點(diǎn)進(jìn)行比較或評判屈服狀態(tài)，該一維殘余應(yīng)力即殘余應(yīng) 力等效值，記為手，彳一√iii再F巧Fii百，其中，聽為殘余應(yīng)力最大主應(yīng)力，單位為兆帕(MPa)； 吒為殘余應(yīng)力最小主應(yīng)力，單位為兆帕(MPa)。

3．8 殘余應(yīng)力水平 r∞id∞l stn$level 在工件某區(qū)域內(nèi)按一定原則選取多個檢測點(diǎn)，這些點(diǎn)的殘余應(yīng)力等效值的平均值稱為該區(qū)域的殘 余應(yīng)力水平，單位為兆帕(MPa)。

3．9 應(yīng)力消除率ratio of stre
lief 某區(qū)域的應(yīng)力消除率一(時效前該區(qū)域殘余應(yīng)力水平一時效后該區(qū)域殘余應(yīng)力水平)／時效前該區(qū) 域殘余應(yīng)力水平×100％。

3．10 應(yīng)力均化辜mte of stre$Ievding 在某區(qū)域的所有檢測點(diǎn)中，對殘余應(yīng)力等效值大于該區(qū)域殘余應(yīng)力水平的每一個點(diǎn)，用其殘余應(yīng)力 等效值減去該區(qū)域殘余應(yīng)力水平，所有差值中的最大值稱為該區(qū)域的殘余應(yīng)力離散度，單位為兆帕 (MPa)。 時效后某區(qū)域的應(yīng)力均化率=(時效前該區(qū)域殘余應(yīng)力離散度一時效后該區(qū)域殘余應(yīng)力離散度)／ 時效前該區(qū)域殘余應(yīng)力離散度×100％。

4工藝參數(shù)選擇及技術(shù)要求 

4．1振前分析

4．1．1根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)、尺寸、材質(zhì)、時效要求、殘余應(yīng)力場分布，分析判斷工件時效時所需有效振型 必要時分析工件的工況、工作應(yīng)力大小與分布及其失效形式。

4．1．2工件不應(yīng)有超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的縮孔、夾渣、裂紋及虛焊等缺陷。

4．2振前準(zhǔn)備 

4．2．1在預(yù)測的有效振型的節(jié)線附近彈性支撐工件，支撐點(diǎn)應(yīng)盡量少，工件的支撐應(yīng)平穩(wěn)、安全。

4．2．2特殊工件的支撐以振動阻力小且平穩(wěn)為準(zhǔn)。

4．2．3激振器應(yīng)固定裝在工件的剛性較大且位于端角或邊緣處。

4．2．4加速度傳感器應(yīng)固定在遠(yuǎn)離激振器且位于工件端角或邊緣處。

4．3確定工藝參數(shù)

4．3．1從o％偏心矩開始、以10％為間隔、依次由小到大，每次進(jìn)行全程掃頻i當(dāng)工件出現(xiàn)較明顯的共 振后，停止調(diào)整偏心矩。 

4．3．2 以可出現(xiàn)共振的偏心矩進(jìn)行全程掃頻，找出該偏心矩下最大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)所有共振頻率。然后， 把激振器轉(zhuǎn)速調(diào)到每個共振頻率處，觀察并確認(rèn)該共振頻率對應(yīng)的振型、節(jié)線及振型有效區(qū)；根據(jù)工件 殘余應(yīng)力分布或重點(diǎn)關(guān)注區(qū)確定該工件時效所需的有效振型、有效頻率及掃頻范圍。

4．3．3按有效振型，把支撐點(diǎn)調(diào)整到節(jié)線處；把加速度傳感器調(diào)整到工件上有一定剛性且振幅較大處， 把其測試方向調(diào)整到與振型有效區(qū)所在平面垂直；把激振器調(diào)整到工件尉性較大且振幅較大處、且使其旋轉(zhuǎn)軸與振型有效區(qū)所在平面平行。

 4．3．4以有效頻率激振工件，再次調(diào)節(jié)偏心矩。調(diào)節(jié)的原則是：裝置不過載且工件被關(guān)注部位產(chǎn)生的 動應(yīng)力等效值的峰值介于該部位工作應(yīng)力等效值峰值的1／3～2／3之間。

4．4時效處理

4．4．1對工件進(jìn)行振動，在準(zhǔn)備時效的有效頻率左右，進(jìn)行振前局部掃頻，打印該有效頻率的振前局部 掃頻曲線。 

4．4．2在有效頻率的亞共振區(qū)選擇時效頻率振動工件。該時效頻率下工件被關(guān)注部位動應(yīng)力的等效 值峰值應(yīng)介于該部位工作應(yīng)力等效值峰值的1／3～2／3之間；或者，在不使工件產(chǎn)生疲勞損傷前提下，鑄 件選擇(10～40)MPa，鍛件、焊接件、機(jī)加工件選擇(20～80)MPa。 

4．4．3用時效頻率振動工件并打印時效頻率下的時效曲線；或以初始時效頻率下加速度值為一固定值 并使該加速度值在時效過程中保持不變，打印跟蹤曲線。 

4．4．4需要用多階有效頻率振動時，應(yīng)打印每次的時效曲線或跟蹤瞳線。

4．4．5對工件時效過的有效頻率進(jìn)行振后局部掃頻并打印局部掃頻曲線。

4．4．6有些工件可作多點(diǎn)激振處理。是否調(diào)整支撐點(diǎn)、傳感器安裝位置由用戶根據(jù)工藝要求決定。

4．4．7時效時間確定： 當(dāng)。o曲線或n—f曲線出現(xiàn)5．1．2中a)或b)或g)的情況后讓電動機(jī)再持續(xù)旋轉(zhuǎn)3 min后結(jié)束時 效。一般累計振動時間不應(yīng)超過40 min。 

4．5振動臺時效 

4．5．1對于無法直接激振及有特殊要求的工件，應(yīng)選擇振動臺時效。

4．5．2按4．1．1對工件做振前分析，根據(jù)工藝要求裝卡，可選擇工件在振動臺上懸臂、單個工件與振動 臺固定、多個工件之間以串、并聯(lián)方式聯(lián)結(jié)再與振動臺固定成一個整體等聯(lián)結(jié)方式。 

4．5．3裝卡系統(tǒng)應(yīng)方便、快速、牢固，裝卡應(yīng)避開節(jié)線。 

4．5．4按振動臺與工件組成的整體振型支撐、裝卡、試振。

4．5．5進(jìn)行振前掃頻、時效、振后掃頻并打印相關(guān)曲線數(shù)據(jù)，

4．6懸臂時效 

4．6．1對某些彈性支撐方式共振頻率基頻較高的工件，可選擇懸臂方式降頻。

4．6．2按4．1．1對工件傲振前分析。

4．6．3將工件需重點(diǎn)時效的一端固定在高剛性、大質(zhì)量的物體邊緣，激振器、傳感器固定在另一端。

4．6．4按4．3確定工藝參數(shù)。 

4．6．5進(jìn)行振前掃頻、時效、振后掃頻并打印相關(guān)曲線數(shù)據(jù)。

4．7串聯(lián)時效 對某些彈性支撐方式共振頻率基頻較高的工件，可選擇多件串聯(lián)方式降頻，然后*參照4．1～4．4 進(jìn)行。

5效果評定方法

5．1參數(shù)曲線觀測法 

5．1．1可根據(jù)振動時效中打印的時效曲線(n一￡曲線)或跟蹤曲線("一￡曲線)或振后掃頻曲線(n—n曲 線)相對振前掃頻曲線的變化來監(jiān)測時效效果。

 5．1．2當(dāng)與時效頻率相關(guān)的曲線出現(xiàn)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(dá)到了時效效果： a)口一￡曲線上升后變平； b)n—f曲線上升后下降然后變平； c)振后n—n曲線加速度峰值比振前升高； d)振后n—n曲線的共振頻率比振前降低； e)振后n—n曲線的帶寬比振前變窄； f)振后。一n曲線的共振峰有裂變現(xiàn)象發(fā)生； g)n—f曲線下降后變平。

5．2工件尺寸穩(wěn)定性檢測法 可將振動時效后工件與不時效或熱時效工件進(jìn)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(jié)果應(yīng)達(dá)到工藝要求。 

5．3殘余應(yīng)力檢測法 

5．3．1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(jìn)行殘余應(yīng)力測試、對比。

5．3．2可根據(jù)工藝要求取多個應(yīng)力檢測區(qū)，也可根據(jù)預(yù)測按殘余應(yīng)力主應(yīng)力取向、正負(fù)或幅值分類取 多個應(yīng)力檢測區(qū)。

5．3．3每個應(yīng)力檢測區(qū)，被振工件時效前、時效后的殘余應(yīng)力檢測點(diǎn)數(shù)均應(yīng)大于5個。

5．3．4檢測點(diǎn)應(yīng)處于至少一個已實(shí)施的時效頻率對應(yīng)的振型有效區(qū)。

5．3．5對于盲孔法，測試時，應(yīng)把鉆孔工藝針對工件具體材質(zhì)引起的附加應(yīng)變?nèi)コ?，還應(yīng)考慮應(yīng)變釋放 隨時間的影響；檢測點(diǎn)在10倍盲孔直徑范圍內(nèi)的應(yīng)力梯度不應(yīng)太大，時效后測點(diǎn)與時效前測點(diǎn)間距應(yīng) 在盲孔直徑的5倍到10倍之間。

5．3．6在對工件時效前后的殘余應(yīng)力分布通過列表、繪圖等方式進(jìn)行分析、比較時，除采用最大主應(yīng) 力、最小主應(yīng)力及最大主應(yīng)力方向外，還應(yīng)采用殘余應(yīng)力等效值、殘余應(yīng)力水平、應(yīng)力消除率、應(yīng)力均化 率等概念。但是，對某一個應(yīng)力檢測區(qū)，若時效前該區(qū)域殘余應(yīng)力水平小于工件材質(zhì)的屈服極限的1／5， 則不計算該區(qū)域應(yīng)力消除率；若時效前該區(qū)域殘余應(yīng)力離散度小于工件材質(zhì)的屈服極限的1／5時，則不 計算該區(qū)域應(yīng)力均化率。

5．3．7時效后，至少有一個應(yīng)力檢測區(qū)：殘余應(yīng)力水平應(yīng)該變低，焊接件的應(yīng)力消除率應(yīng)大于30％，鑄 件、鍛件、模具、機(jī)加工件的應(yīng)力消除率應(yīng)大于20％；或者，應(yīng)力均化率應(yīng)大于20％。