石油機(jī)械制造中振動(dòng)時(shí)效技術(shù)分析

李春

（庫(kù)爾勒金沙石油機(jī)械制造有限責(zé)任公司，新疆 庫(kù)爾勒 841000）

一、對(duì)于振動(dòng)時(shí)效機(jī)理的簡(jiǎn)述

振動(dòng)時(shí)效，就是利用振動(dòng)的方式來(lái)消除應(yīng)力和所需要的時(shí)效工件的鋼性相互連接。利用激振器來(lái)控制振動(dòng)頻率、偏心檔位等方面的振動(dòng)時(shí)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(dòng)，通過(guò)振動(dòng)的方式來(lái)降低參與的應(yīng)力，進(jìn)而提升尺寸精確程度。在振動(dòng)時(shí)效機(jī)理方面，工作人員可以分別從宏觀與微觀這兩個(gè)角度對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究。

從宏觀的層面來(lái)看，因?yàn)闀?huì)受到周期性外載作用的影響，所以工件的各個(gè)部分都有可能會(huì)產(chǎn)生交變動(dòng)應(yīng)力，而且這種應(yīng)力會(huì)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(huì)產(chǎn)生塑性變形，導(dǎo)致參與應(yīng)力峰值不斷下降，同時(shí)也轉(zhuǎn)變了原來(lái)應(yīng)有的內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)，導(dǎo)致參與工件應(yīng)力需要重新進(jìn)行分部。

如果從微觀的角度來(lái)看，輸入振動(dòng)能量，可以有效提升構(gòu)建內(nèi)部晶體動(dòng)能，并且還可以通過(guò)該方式來(lái)提升晶格的恢復(fù)速度與平衡位置速度。導(dǎo)致位錯(cuò)密度不斷增加，但是位錯(cuò)移動(dòng)會(huì)受到阻礙，在強(qiáng)化了基體的同時(shí)，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(dòng)時(shí)效處理參數(shù)

振動(dòng)時(shí)效處理會(huì)涉及許多技術(shù)，需要按照不同工件的特點(diǎn)來(lái)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(dòng)應(yīng)力場(chǎng)，激振力和熱時(shí)效加熱溫度有許多相似之處。通過(guò)總結(jié)近年來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，動(dòng)應(yīng)力殘留量和激振力有直接關(guān)系，動(dòng)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(lái)看，激振力也是一種振動(dòng)時(shí)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(guò)大，可能會(huì)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(wèn)題時(shí)，需要時(shí)刻控制激振力，保證激振力在一個(gè)固定的范圍內(nèi)。通常在處理該問(wèn)題時(shí)，動(dòng)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(duì)振動(dòng)時(shí)效進(jìn)行處理時(shí)，要盡量通過(guò)最小的激振力來(lái)獲取最大的動(dòng)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(dòng)，還可以有效減少因?yàn)檗D(zhuǎn)速變化而產(chǎn)生的振動(dòng)不穩(wěn)等問(wèn)題。

（三）激振時(shí)間研究

可以通過(guò)振動(dòng)時(shí)效來(lái)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(gè)動(dòng)態(tài)的工作流程。這個(gè)工作流程想要正常完成，需要耗費(fèi)較多的時(shí)間，

所以在工作開(kāi)展之前，必須要先保證動(dòng)應(yīng)力充足，并且控制振動(dòng)時(shí)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(lái)看，工作人員必須要控制激振力、激振頻率以及時(shí)間，將這三個(gè)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(lái)提升處理效果，讓處理結(jié)果更加理想。

三、焊接構(gòu)件振動(dòng)時(shí)效技術(shù)特點(diǎn)研究

目前最常見(jiàn)的石油機(jī)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(lái)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(guò)程中，必然會(huì)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(duì)該情況，必須要采用各種方式來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)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(jī)進(jìn)行振動(dòng)處理，因?yàn)榧ふ耠姍C(jī)運(yùn)行過(guò)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(jī)才能有效降低構(gòu)件內(nèi)部殘余的應(yīng)力，滿足構(gòu)件對(duì)動(dòng)應(yīng)力的需求。

在工作過(guò)程中，要盡量使用一些多頻或者是多點(diǎn)激振相互結(jié)合的工作方式來(lái)完成激振。因?yàn)橹匦偷暮附訕?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(duì)比較復(fù)雜。如果通過(guò)單點(diǎn)激振的方式進(jìn)行處理，很難保證構(gòu)件可以產(chǎn)生理想的振動(dòng)。如果使用多頻激振和多點(diǎn)激振相互結(jié)合的工作模式來(lái)完成相關(guān)工作，可以在構(gòu)件上進(jìn)行剪切、進(jìn)行扭轉(zhuǎn)、彎曲等，實(shí)復(fù)合振動(dòng)，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(gè)部分組裝、焊接而成，工作人員可以先通過(guò)分段振動(dòng)處理的方式對(duì)其進(jìn)行處理，之后再進(jìn)行整體振動(dòng)，可以有效提升振動(dòng)的效果。這種工作模式不僅可以減少設(shè)備組裝時(shí)變形問(wèn)題，同時(shí)還可以提升構(gòu)件的應(yīng)力水平，保證了構(gòu)件振動(dòng)均勻性。

四、振動(dòng)時(shí)效技術(shù)對(duì)點(diǎn)位置選擇

激振力是由振動(dòng)的時(shí)效性引起的。如果工件共振，則振動(dòng)波的形狀通常為正弦波。您還可以使用此正弦波來(lái)監(jiān)視每個(gè)不同位置處的振動(dòng)幅度。該振動(dòng)時(shí)效激勵(lì)器檢測(cè)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(lì)力的情況下獲得更高的振幅，因此，通常將勵(lì)磁機(jī)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(lì)器安裝在波脊的位置，則波脊本身的振蕩幅度相對(duì)較大，并且該波幅度的幅度也極大地變化，從而導(dǎo)致類(lèi)似的問(wèn)題，例如，在彎曲過(guò)程中受激基的變形。當(dāng)然，它不能安裝在槽中，因?yàn)橹饕闆r是它不會(huì)引起振動(dòng)。此時(shí)，在安裝此勵(lì)磁機(jī)時(shí)，我們需要考慮部分剛度問(wèn)題。通過(guò)選擇較高的剛度，這些較高的位置將使激振器更容易振動(dòng)。