国内外研究学者在这方面已做出了大量的试验,并得出了对非合金结构钢、碳素钢、合金钢、铸铁及有色金属材料力学性能影响的大量数据,在这里就不再举例一一说明。但总的试验结论是:
.经热时效后材料的屈服强度与抗拉强度均下降,而振动时效后材料的屈服强度和抗拉强度基本上不改变或有升高。
.由于振动时效后材料的残余应力得以消除或均化,材料的断裂韧性提高(约10%),防止脆断的能力提高。
.振动处理可以提高金属材料的疲劳极限已被实验验证。但是提高的比例大小,是与试件的初始状态有关的,如果初始残余应力大,则因振动处理后残余应力消除的比例大而提高疲劳极限的比例也大。
振动焊接技术的特点决定了该项技术的适用性。各种实验验证了该项技术有如下的特点:
.焊接结晶过程中振动可使晶粒细化,因此使焊缝材料力学性能显著提高,材料的屈服极限σS、强度极限σb均可提高10%~30%,这有助于防止焊接热裂纹和冷裂纹的发生。
.降低焊接残余应力30%以上,这有助于于防止或减少焊接构件使用中发生裂纹,延长使用寿命,稳定构件的尺寸精度。
.降低焊接变形30%以上,如果采用“予刚度法”和“予应力法”则变形可降低60%以上,达到设计要求。
.由于晶粒细化和残余应力的降低,提高了焊缝断裂韧性20%以上,的提高了焊缝材料抗开裂的能力。
.提高疲劳极限15%以上,提高焊缝疲劳寿命70%以上。这是各种效果的综合值,提高使用寿命这也是各种附加工艺所追求的终目标。
.减少砂眼、跳焊等,使焊接纹理细密,减少根部的应力集中,显著提高焊接质量。
.可免除焊接予热过程或降低予热温度。
.可排除焊后的热时效或振动时效处理。
.显著的防止或减少焊接裂纹,这是振动焊接一项的特点。
根据上述优点,我们不难看出振动焊接技术比起振动时效来说具有更广阔的前途和更大的适用性。可以说振动焊接技术在所有的焊接过程中均可应用,特别是对于焊接中易出现裂纹和变形的构件应先选用振动焊接。对于压力容器,如能采用振动焊接一定会获得更好效果,必将大大增加设备的安全度。
某厂生产的J31—400压力机的横梁,为焊接结构件,重量为137000kg,轮廓尺寸为2090×2030×1520,为较为典型的方型件。我们在其底面采用三点支撑方式,橡胶垫距相邻的两端面的距离约为该边长度的1/3 。激振器用螺栓拧紧在横梁顶面的中间部位,加速度计吸紧在靠近一侧的中间位置上。如图7-2用VSRDS-08型振动时效装置对其进行扫频处理,测得其固有共振频率为4572r/min即76.2Hz,共振峰高度为32.6m/s2,鉴于该工件刚性较大,我们选择其共振峰值32.6 m/s2的2/3来确定振动频率为4551r/min,振动处理18分钟,VSRDS-08型微机内部的系统就判定为达到效果而自动关机,从随后第二次扫频的数据和曲线图上看,与次扫频的比较,已出现共振频率左移、峰值升高、带变窄三种现象,符合JB/T5926-2005标准中的第4.12条的c、d、e三项验收指标。