振动时效设备对大型筒体应用分析

某生产大型圆筒混料机厂家想要对焊后设备进行消除残余应力处理，经过多方位考虑研究后，决定采用振动时效工艺消除残余应力。

筒体的材质为16Mn，直径为3.8m、长为15m，筒体由多个圆筒焊接而成，圆筒钢板厚度*大为56mm，筒体质量为100t。选择JH-700A振动时效设备。

工艺参数选择

支撑点位置

经过测试，得出筒体振动波形，将支撑点放在节点处，即上图的A和B点，支撑物为橡胶垫。

激振点的位置

激振点选在刚性较大的厚板处，以便能带动筒体产生共振。由于筒体质量和结构较大，为使筒体各部分都能产生共振，应力均匀降低，激振点选择两点，位置在筒体两端，并且相间180°（C和D点），分别进行两次振动处理。

激振器与筒体的连接

由于激振器无法与筒体直接连接，制作了专用工装。先将螺栓穿入工装孔内焊接固定，然后将工装焊在筒体上C和D点，再将激振器紧固在工装上，确定激振器与筒体间刚性连接，激振器偏心轮旋转面与筒体轴线垂直。

加速度计安装位置

加速度计安装在远离激振器的筒体另一端边缘，此处振幅*大。

激振力的选择

激振力是振动时效中一项关键参数，尤其是对焊接构件更为重要。激振力的大小应满足它所产生的动应力等于构件工作载荷的1/2倍，即σ动=1/2σ载荷，而激振力决定于激振器的偏心档次和共振频率，当扫描确定了共振频率后，需确定适当的偏心档次，来满足上述关系。正确地选择激振力不仅能降低残余应力，而且能提高焊接构件的疲劳寿命。

筒体对接焊成后振动时效试验结果

筒体对接焊成后进行振动处理，先在C点震动，选Ⅰ档偏心扫描，得到幅频特性曲线。主振频率选在3500r/min,用Ⅱ档偏心共振30min，记录加速度变化值，由0.6G上升到0.7G后稳定不变。然后分别在幅振频率2350r/min和3650r/min，共振10min。*后用Ⅰ档偏心再次扫描，得出幅频特性曲线。用得到的曲线与原曲线比较，主振峰明显左移，峰值增高，幅频变窄，证明残余应力降低。按上述方法在D点再次振动处理，*后测得振动前后残余应力值明显减少70%以上，由此可见，采用振动时效设备消除应力的效果是可*的。

圆筒分节振动时效试验效果

为了提高振动时效效果，我们对之前的方法做了改进。在筒体整体对接之前，分别由1、2、3、4节（如图1所示）圆筒组成的两部分进行振动时效，振动的过程按上述方法进行。在分节振动中，由于构件的重量和结构减小，振动消除应力的效果得到了明显的提高，残余应力值降低70%以上，说明此方法效果可*。

结论：

1. 采用振动时效设备对大型圆筒构件进行消除应力处理，效果明显，环保经济。

2. 无论是筒体对接焊成后振动时效还是筒体分节进行振动时效处理，振动时效工艺效果都很可*。