JB/T 10375-2002 焊接构件振动时效工艺 参数选

ICS25.160.10J33JB中华人民共和国机械行业标准JBT10375-2002焊接构件振动时效工艺参数选择及技术要求Recommended practice for vibration stress relief on welding structure20021227发布2003-04-01实施中华人民共和国国家经济贸易委员会发布JBT103752002目次2规范性引用文件3术语、符号4振动时效装置的选择5工艺参数选择及技术要求6振动时效效果评定方法…附录A(资料性附录)振动时效工艺的应用说明245JB/T103752002前言本标准由中国机械工业联合会提出本标准由全国焊接标准化技术委员会归口本标准起草单位:哈尔滨焊接研究所、四川立应科技股份有限公司、黑龙江省海伦振动时效有限责任公司、西安理工大学、上海交通大学本标准主要起草人:李庆本、张勇、韩殿文、冯宝玉、许旸、陈立功。MT103752002焊接构件振动时效工艺参数选择及技术要求1范围本标准规定了焊接构件振动时效工艺参数选择、技术要求和振动时效效果的评定方法本标准适用于碳素结构钢、低合金钢、不锈钢、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金熔化焊焊接构件的振动时效处理2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准JBT59252机械式振动时效装置技术条件3术语、符号激振点 exciting point振动时效时给构件的施力点称为激振点3.2support poin为了对构件进行振动时效而选择的支撑构件位置3.3动应力 dynamic stress激振力引起构件谐振响应时,在其内部产生的应力称为动应力。矢量符号为a4(幅值),单位为(MPa)共振 resonance页率与系统固有颊率接近或相等时,构构件的振幅急暑增大的现象为共振。35振型Ⅴ ibration mode共振时,构件表面上所有质点振动的包络线(面),即为振型,包括弯曲、扭转、扭曲、钟振型和鼓振型36节点(节线)node, node line振动时效时,构件振幅最小处称为节点(节线)3.7主振频率 principal vibration frequency在激振装置的燚率范围内,引起构件谐振响应的频率中,频率低、位移幅大的频率称为主振频JBT10375-20023.8附振频率 additional vibration frequency除主振频率以外的其他频率3.9固定偏心,将激振力的频率由小调大的过程,称为扫频。3.10扫频曲线 the curve随着频率的变化,构件振动响应发生变化,反映振动响应与频率之间的关系曲线称为扫频曲线A一称为振幅一频率曲线,a称为加速度一频率曲线:而振动时效装置绘制的是加速度一转速(a-n)其中:A表示振幅:a表示加速度:表示频率:n表示电动机转速3.11时效曲线 aging curve在确定的振动频率和激振力下,对构件进行振动处理所得到的加速度一时间曲线,其标记为a一t其中:a表示加速度:t表示时间振动焊接vbra在小激振力作用和亚共振频率下,引起构件微小谐振的同时,进行焊接的工艺操作过程3.13频率分析 frequency analysis用激振器对工件做间隙式施振,获取工件频率分布的过程4振动时效装置的选择进行焊接构件的振动时效处理时,所使用的振动时效装置应符合JT『59252的要求,并具备下述功a)稳速精度可保证控制在±lr/min以内b)可以在线或最终绘出完整而细密的扫频曲线以及多条加速度时间曲线c)加速度测量系统可以是振动时效装置的附属部分,也可以是一个单独的测量仪。5工艺参数选择及技术要求5.1参数确定准则般情况下,振动参数应在针对具体焊接构件的工况条件,分析并判断出构件在激振频率范围内能出现的振型基础上确定对重大构件或关键构件,可做实际边界条件下的动应力有限元分析,求解出结构件在一定范围内(16Hz~200Hz)的固有频率和振型,以确定支撑点、激振点和拾振点的位置52直接振动构件在激振频率范围内,如能激起响应,可以直接振动521构件的支撑对于可以直接振动的构件,可根据分析、判断出的振型,在节点处放置弹性支撑,支撑点可为二点三点或四点。特殊构件的支撑应以平稳为准2激振器的固定BrT10375-2002激振器应刚性地固定在主振频率共振振型的波峰处或附近,固定处应当平整。523拾振器的固定拾振器应固定在远离激振器且能反映主振频率振型最大振幅处或附近,其方向应与振动方向一致53非直接振动对于无法直接振动的构件,应采取降频措施。主要的降频措施包括:悬臂、串联和组合等方法53.1悬臂振动悬臂振动是将构件的一端刚性固定,激振器设置在另一端所进行的振动处理方法532串联振动串联振动是将两个或多个构件沿长度方向刚性连接,组成一个新的振动系统,并对此系统进行振动理。支撑点、激振器及拾振器的设置与直接振动时相同533组合振动组合振动是将多个构件装卡在振动平台上,按平台的振型确定支撑点、激振点和拾振点54构件的试振541通则对其他材质焊接构件进行振动时效时,应首先进行类似材料及工艺的评定缺陷尺寸超出规定限值的焊接构件或结构设计不合理的焊接构件不允许进行振动时效处理542激振器偏心设置激振器偏心挡位的选择应当满足保证构件产生合适振幅且装置输出载荷不超过额定载荷的70%543动应力方向进行振动时效时,动应力方向应与构件主要焊缝的最大主应力方向相同或相近544固有频率工件的固有频率可以采用全程扫频的方法获得,也可通过频率分析方法获得,在寻找到处理频率之后,在亚共振区内选择其振动峰峰值1/3~23处对应的频率开始振动工件。全程扫频时,应根据寻找出的谐振峰确定主、附频率,按主振频率的振型调整支撑点、激振点和拾用频率分析方法时,可用激振器对工件做间隙式施振从而获得工件的固有频率,并在多振型原则下,进行自动优化选择最佳频率组545动应力动应力幅值应达到构件工作应力的3-23动应力可按下式估算(U8-0,)B≤o≤aB式中:d4—动应力幅值σ—材料的屈服强度—材料的抗拉强度。动应力幅值控制与构件的应力集中情况有关,当构件几何形状均匀、接头应力集中系数较小时,动应力可取上限值(a/3):当构件几何形状不均匀、接头应力集中系数较大时,动应力可取下限值(-,)/35.46一般情况下,焊接构件的振动时效由如下三个阶段组成:a)开始阶段(开始振动的约2min~3min):主要参数变化很快,构件的残余应力亦随之变化很段:参数和应力变化趋缓阶段(最后的约2mn-3min):参数和残余应力基本上没有变化3JBT10375-2002根据焊接构件振动时效的规律及特点,振动时效的时间一般控制在10mn~45min为宜,对于刚度较大、结构较为复杂的构件而言,其振动时效所需的时间相对较长55构件的振动时效需要进行振动时效的构件应按自动或预定参数完成主振和附振,并在线或最终打印下述曲线:a)振前an曲线b)振中at曲线(需要多阶谐振时,应打印出相应数量的a-:曲线)c)振后an曲线对于刚度大、结构复杂的焊接构件可考虑做多点多次振动,但累积时间不得超过45mn振动焊接技术可用于构件的焊接修复,具体工艺应结合实际条件合理确定56振动时效的工艺文件焊接构件进行振动时效时,应由技术人员编制井下达相应的振动时效工艺卡。操作人员在完成振动时效操作后,应及时填写相应的操作记录卡振动时效工艺文件应按有关规定管理、存档6振动时效效果评定方法61参数曲线观测法可根据振动时效过程中实时打印的a曲线的变化及an曲线振动前后的变化评估振动时效的实际效果出现下列情况之一时,即可判定振动时效有效)a-t曲线上升后变平b)a:曲线上升后下降,最终变平c)a-n曲线振后共振峰发生了单项特征或组合特征的变化(出现振幅升高、降低、左移、右移)d)a-n曲线振后变得简洁而平滑e)a-n曲线振后岀现低幅振峰增值现象62实测洁621残余应力副试法推荐使用盲孔松弛法,也可使用x射线衍射法或在条件许可时使用磁性法采用盲孔法测试时,测试点处材料厚度应大于钻孔直径的四倍。每个构件可选择二至三条主焊缝。每条主要焊缝的测试点不得少于三个。测试点应布置在焊缝中心用振前和振后的应力平均值计算应力降低率,降低率应大于30%用振前和振后的最大与最小应力差衡量应力的均匀化程度,振动后的计算值应小于振动前的计算最大及最小应力一般应以焊缝的主应力或纵向应力为准622尺寸精度稳定性测试以尺寸稳定为主要目的而进行振动时效处理的焊接构件,振动后应进行尺寸测试。尺寸测试具体方法如下:a)振后尺寸测试b)加工后尺寸测试c)长期放置,定期进行尺寸测试,如放置15天后做第一次测试,放置30天后做第二次测试,以后每30天测试一次,总放置时间在半年以上:d)在动载情况下测试(具体时间间隔参照上述款项)所有的测试结果应当满足要求JBT103752002附录A(资料性附录)振动时效工艺的应用说明A.1其他类型焊接结构的振动时效虽然本标准限定了振动时效的适用范围,但其他类型的接头或结构(如:釆用低匹配接头的钎焊扩散焊爆接构件)也可参照本标准规定进行振动时效处理A2焊接接头的应力集中系数应用振动时效工艺的焊接结构应选用应力集中系数小的接头型式,应力集中系数一般不大于28采用应力集中明显的焊接接头设计,如点焊、塞焊、搭接焊及非全焊透等焊接构件,应按其应力集中系数增大倍率来限制最大动应力幅值A.3构件的运行特征由于振动时效无去氢及恢复材料塑性的功能,对有抗脆断要求的焊接构件,不建议把振动时效作为最终的时效工艺。A4振动时效与其它工艺的组合对加工周期较长,且残余应力对加工质量有影响的焊接构件,当振动时效不能完全满足消应力要求时,可将振动时效作为复合工艺之a)随振焊接+振动时效;b)振动时效+热时效c)振动时效十焊缝锤击或焊缝超声冲击A.5构件的振动矫形变形超标的构件应先矫形到位后再进行振动时效,特殊情况下再考虑采用振动矫形。用预应力或用辅助工装将焊接构件做强制整形或反变形拘束后,对由构件和工装组成的系统做振动时效处理,以期通过增加局部材料蠕变速度,减少焊接变形的一种工艺。其预应力及反变形量的给定应考虑在振动工艺结束和预应力或辅助工装去除后必然出现的弹性回弹,以及局部拉应力增大给构件带来的不利影响A6振动时效的工艺评定振动时效工艺评定是针对已确定采用振动时效工艺的重要焊接构件及批量生产构件,应用本标准指导建立正确的振动时效工艺规范、质量保证检验规定及相关技术文件的重要试验措施。通过评定确定相应的振动时效工艺规程。振动时效工艺规程一般应包括:适合该构件的振动时效设备规格型号、振动工艺参数、实际打印量及内容、测点位置、测量方向、测量技术、抽检项目及抽检比例等内容