石油機械制造中振動時效技術(shù)分析

李春

（庫爾勒金沙石油機械制造有限責(zé)任公司，新疆 庫爾勒 841000）

一、對于振動時效機理的簡述

振動時效，就是利用振動的方式來消除應(yīng)力和所需要的時效工件的鋼性相互連接。利用激振器來控制振動頻率、偏心檔位等方面的振動時間。分別將激振器周期性外力施加到所有需要打造的工件上，讓工件自身不斷振動，通過振動的方式來降低參與的應(yīng)力，進而提升尺寸精確程度。在振動時效機理方面，工作人員可以分別從宏觀與微觀這兩個角度對相關(guān)問題進行研究。

從宏觀的層面來看，因為會受到周期性外載作用的影響，所以工件的各個部分都有可能會產(chǎn)生交變動應(yīng)力，而且這種應(yīng)力會與內(nèi)部殘留應(yīng)力相互重疊。如果某特定區(qū)域的應(yīng)力水平比較高，可能會產(chǎn)生塑性變形，導(dǎo)致參與應(yīng)力峰值不斷下降，同時也轉(zhuǎn)變了原來應(yīng)有的內(nèi)應(yīng)力場，導(dǎo)致參與工件應(yīng)力需要重新進行分部。

如果從微觀的角度來看，輸入振動能量，可以有效提升構(gòu)建內(nèi)部晶體動能，并且還可以通過該方式來提升晶格的恢復(fù)速度與平衡位置速度。導(dǎo)致位錯密度不斷增加，但是位錯移動會受到阻礙，在強化了基體的同時，也降低了構(gòu)件微觀層面參與應(yīng)力水平，提升工件抗變形能力以及工件的穩(wěn)定性等。

二、振動時效處理參數(shù)

振動時效處理會涉及許多技術(shù)，需要按照不同工件的特點來擬定相應(yīng)的工藝參數(shù)與位置參數(shù)等，并明確技術(shù)參數(shù)。

（一）激振力研究

激振力是一種作用在工件身上的一種附加動應(yīng)力場，激振力和熱時效加熱溫度有許多相似之處。通過總結(jié)近年來的工作經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，動應(yīng)力殘留量和激振力有直接關(guān)系，動應(yīng)力越大，相應(yīng)的參與應(yīng)力降低量就越多。所以從該角度來看，激振力也是一種振動時效處理參數(shù)表現(xiàn)形式，如果激振力不足，很難降低殘余應(yīng)力水平。若激振力過大，可能會導(dǎo)致一些本就處在疲勞狀態(tài)下的工件出現(xiàn)損傷，所以在處理相關(guān)問題時，需要時刻控制激振力，保證激振力在一個固定的范圍內(nèi)。通常在處理該問題時，動應(yīng)力情況約為構(gòu)件承受疲勞荷載的50%。

（二）激振頻率研究

工作人員在對振動時效進行處理時，要盡量通過最小的激振力來獲取最大的動應(yīng)力。共振自身具有一些特有的作用，可以將激振位置控制在亞共振區(qū)附近，使其可以產(chǎn)生有效的振動，還可以有效減少因為轉(zhuǎn)速變化而產(chǎn)生的振動不穩(wěn)等問題。

（三）激振時間研究

可以通過振動時效來控制殘余應(yīng)力，消除不必要的應(yīng)力，減少設(shè)備負(fù)面影響。這種工作模式的本質(zhì)，就是將構(gòu)件從高殘余應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)移到比較穩(wěn)定的低應(yīng)力狀態(tài)下，是一個動態(tài)的工作流程。這個工作流程想要正常完成，需要耗費較多的時間，

所以在工作開展之前，必須要先保證動應(yīng)力充足，并且控制振動時間，才能將殘余應(yīng)力下降到比較穩(wěn)定的范圍區(qū)間內(nèi)。所以從該角度來看，工作人員必須要控制激振力、激振頻率以及時間，將這三個要素全面均衡，才能保證激振效果。除此之外，還需要適當(dāng)?shù)娜谌胍恍?gòu)件支撐方式，利用正確的激振器或者拾振器等來提升處理效果，讓處理結(jié)果更加理想。

三、焊接構(gòu)件振動時效技術(shù)特點研究

目前最常見的石油機械，就是重型的焊接構(gòu)件。重型焊接構(gòu)件與傳統(tǒng)的中小型構(gòu)件相比較來看，不僅結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且重量也比較大，設(shè)備體積與占地面積都不是一般設(shè)備可以比擬的。這種大型設(shè)備在生產(chǎn)過程中，必然會產(chǎn)生各種形式的殘余內(nèi)力，而且這些內(nèi)力的分布也不均勻，很容易影響到設(shè)備日后的使用效果。針對該情況，必須要采用各種方式來對設(shè)備進行處理，并保證設(shè)備處理效果。

使用一些功率比較大的激振電機進行振動處理，因為激振電機運行過程中所需要用到的功率和被振工件二者之間呈正比例關(guān)系，所以在頻率、阻尼等條件不變的基本前提下，構(gòu)件的重量和激振功率成正比關(guān)系，必須要使用一些功率比較大的激振電機才能有效降低構(gòu)件內(nèi)部殘余的應(yīng)力，滿足構(gòu)件對動應(yīng)力的需求。

在工作過程中，要盡量使用一些多頻或者是多點激振相互結(jié)合的工作方式來完成激振。因為重型的焊接構(gòu)件其內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且整體焊接量也比較大，所以導(dǎo)致焊接殘余應(yīng)力分布情況相對比較復(fù)雜。如果通過單點激振的方式進行處理，很難保證構(gòu)件可以產(chǎn)生理想的振動。如果使用多頻激振和多點激振相互結(jié)合的工作模式來完成相關(guān)工作，可以在構(gòu)件上進行剪切、進行扭轉(zhuǎn)、彎曲等，實復(fù)合振動，從根本上提升了構(gòu)件殘余應(yīng)力的均勻性水平。

如果構(gòu)件的尺寸比較大，而且是由多個部分組裝、焊接而成，工作人員可以先通過分段振動處理的方式對其進行處理，之后再進行整體振動，可以有效提升振動的效果。這種工作模式不僅可以減少設(shè)備組裝時變形問題，同時還可以提升構(gòu)件的應(yīng)力水平，保證了構(gòu)件振動均勻性。

四、振動時效技術(shù)對點位置選擇

激振力是由振動的時效性引起的。如果工件共振，則振動波的形狀通常為正弦波。您還可以使用此正弦波來監(jiān)視每個不同位置處的振動幅度。該振動時效激勵器檢測并分析槽的位置和峰的位置。這種工作模式可以在最小激勵力的情況下獲得更高的振幅，因此，通常將勵磁機安裝在峰值位置附近，但不能完全安裝在峰值位置。

如果將激勵器安裝在波脊的位置，則波脊本身的振蕩幅度相對較大，并且該波幅度的幅度也極大地變化，從而導(dǎo)致類似的問題，例如，在彎曲過程中受激基的變形。當(dāng)然，它不能安裝在槽中，因為主要情況是它不會引起振動。此時，在安裝此勵磁機時，我們需要考慮部分剛度問題。通過選擇較高的剛度，這些較高的位置將使激振器更容易振動。