南京某船厂船体车间输送辊道设备是大型钢结构焊接件，是造船的咽喉设备。该设备的最大工件长度达20多米，单件重量达30多吨，工作时承受的载荷为80吨。制造加工该设备时，由于大型钢结构焊接件内部存在着焊接残余应力，这些残余应力在加工、装配、运输及使用过程中，使工件变形、断裂、加速应力腐蚀，损害设备的几何精度，降低设备的使用寿命，甚至完全丧失使用价值。
    因此，这些焊接残余应力必须想办法降低或消除·传统的方法是采用热退火的方法去消除有害的残余应力，但这种方法有许多缺点：耗费大量能源，成本高、工时长、产生氧化皮、降低工件的刚度和耐疲劳性。特别是大型复杂工件，没有那么大的炉子，无法退火·即便是有大炉子．由于工件形状复杂，以及各处厚度不均》有些工件采用二种以上不同材质做成，就会产生新的热应力，达不到预期的要求。所以对大型钢结构焊接件的去应力可采用国内外先进的应力消除新方法一一振动去应力法。
2振动去应力法简介
    南京振动时效利用共振原理，以机械能量代替传统的热退火，消除金属工件内部的残余应力，稳定铸件、焊接件和其他工件的尺寸，它具有节省能源、成本低廉、设备简单、节省工时、用途广泛等优点。该法实质是以振动的形式给工件施加一个动应力，当动应力与工件本身的残余应力叠加后，达到或超过材料的屈服极限时，工件就会发生微观或是宏观的、局部或是整体的塑性变形》从而减低并均化工件内的残余应力，并使其尺寸精度达到稳定·
3大型钢结构件振动去应力方法
3，1振动去应力过程分析
    用一定的激振力对具有残余应力的工件进行南京振动时效时，振动所消耗能量主要是用于工件弯曲时的周期振动，其次另一小部能量是用于克服工件的内摩擦阻力。工件内残余应力越大，则内摩擦阻力就越大，反之，内摩擦阻力越小。
    试验证明：南京振动时效只有在外界周期运动的频率与工件固有频率相一致时，也就是“共振”时，振动去应力效果才最为理想。在共振条件下，可用最小的振动能量，使工件产生最大的振幅，得到最大的附加应力（动应力).此时所消耗的能量仅为非共振状态下的2—5x103数量级分之一左右，从而使工件中的残余应力消除得较完全，也就使得工件的尺寸稳定性较为理想·例如，南京振动时效机我们在试验中发现》对于船厂三十几吨重的大型钢结构焊接件辊道，如果在共振峰以上6500转/分（电机转数）振动，其残余应力值仅下降1一3％，甚至根本没有下降，在5000转/分时，残余应力下降10一15‰在共振峰4150转/分时．残余应力下降50％。如图1所示·这说明振动去应力法必须在共振下振动的道理。
3．2振动去应力工艺参数的确定
3，2．1工件固有频率的测定
    工件的固有频率通过理论计算是十分困难的，因为大型钢结构焊接件不是简单的均质梁或是均质厚板件，绝大部分工件都是由许多个尺寸各异的小工件组成的复杂工件。因此计算起来误差大，难度大·所以通常是用试验或用专用仪器来测得工件的固有频率。
322振动方向和位置等参数的选择
    经过大量试验和实践得出：（如表]所示）一一一双方向（平面）振动或是三向（体积振动）比单向振动能够较多地降低残余应力，在短时间内显示它的优越性，对于复杂大型工件更是如此：一一多点振动：我们对船厂辊道一底架做了试验，振动应力为7kmm2，瀲振器在每个位置上是45分钟·固有频率是120H乙采用磁测法，对底架各点所测得的振前（原始应力）与振后的残余应力值进行了对比（趋向对比),由此看出，在距檄振器近的地方，则应力峰值下降了大约30一50‰而在距激振器远的地方，则残余应力降低20一30％，不够明显。所以，对于大型钢结构焊接件，必须把激振器安放在多点处振动；
    多个共振峰下振动：对于大型钢结构焊接件，一般都有二个以上的共振峰·我们做过多次试验，工件产生二个以上的共振峰，并不是工件的分频振动。而是工件由几个分部件组合而成，有些频率是分部件的固有频率。但这些共振峰中总有一个是整个工件的固有频率。
    试验证明：在多点、多个共振峰下振动，比在单点或一个共振峰下振动，对残余应力值下降得更加充分。
表1振动方向对残余应力松弛的影响
沿振动方向的应力下降百分数（％）动时间
（分）
巧
30
55
垂直Y向水平X向横向Z向在多点、多个三向(X,Y,Z)
30
45
]0
巧
25
5
]0
20
30
60
共振峰下振动
35
55
65
振动参数为：频率120Hz，振幅IM
3．23动应力的选择
    动应力就是激振器附加给工件的动态应力这种动应力与工件内部原始的残余应力(on)相加，二者的代数和大于或等于工件本身的屈服极限(os)时，就可造成工件的局部或是整体的塑性变形，这样就可以松弛、均化和消除工件内部的残余应力，提高金属基体的抗变形能力．这也就是使工件尺寸稳定性的关键。
    从实践以及国外资料得到》对大型焊件：。。残=旧0一0．35左右，残余应力一般都在20Kmm2左右，有的甚至更高（30K刨mm2以上所以，对于大型焊件的动应力选在5一10Kinm2范围内，都可获得最佳效果》而且不会产生工件的疲劳·如图2所
3．3振动去应力效果的判断
    对大型钢结构件采用振动时效设备法、选用合理的工艺参数进行振动去应力后，其振动去应力效果可用如下方法判定：
3．3．1：残余应力的消除和均化程度：可采用磁测法、盲孔法、光弹性法，或者是X光法，把振动前后的工件内部残余应力值测量出来，据此来判定产品经振动去应力后是否达到技术要求（焊件各处的残余应力安全使用值为10kgf/mm2).
3、3．2尺寸精度稔定化效果：可采用水准仪和经纬仪对设各基本段最高母线平面度和工件平行度进行测量。如结论合格，说明产品经振动时效仪去应力处理后尺寸是稳定的，其最终效果是好的。
4总结
振动去应力是一项新技术．它取代传统的退火工艺，在船厂大型钢结构中使用证明是一种行之有效的方法。
振动去应力法能消除零部件的残余应力，使之满足使用要求。
振动去应力成本低，效率高，工艺简单，产品质量稳定，无需较大的投入，具有良好的应用前景。