JB/T11085—2011
振動焊接工藝參數(shù)選擇及技術(shù)要求
1 范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了結(jié)構(gòu)鋼振動焊接術(shù)語和定義、振動源和檢驗(yàn)裝置的選擇、工藝參數(shù)選擇、振動焊接效果與評定、振動焊接工藝文件。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于鋼結(jié)構(gòu)件的振動焊接。
2 規(guī)范性引用文件
下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有 的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研 究是否可使用這些文件的版本。凡是不注日期的引用文件，其版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
JB/T5925 （所有部分） 機(jī)械式振動時效裝置
JB/T10375 焊接構(gòu)件振動時效工藝 參數(shù)選擇及技術(shù)要求
3 術(shù)語和定義
下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
3.1
振動焊接 vibratorywelding
在焊接過程中，對構(gòu)件注入振動外場，以提高焊接接頭品質(zhì)的焊接工藝。
3.2
下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
振動焊接 vibratorywelding
在焊接過程中，對構(gòu)件注入振動外場，以提高焊接接頭品質(zhì)的焊接工藝。
激振器 exciter
形成振動外場的振動器；對質(zhì)量偏心旋轉(zhuǎn)式激振器，其輸出參數(shù)包括功率（單位為W）、偏心距（%）與轉(zhuǎn)速（單位為r/min）；對質(zhì)量塊往復(fù)式激振器，其輸出參數(shù)包括功率（單位為W）、質(zhì)量塊質(zhì)量（單 位為kg）、振動頻率（單位為Hz）和質(zhì)量塊行程（單位為mm）。
3.3
熔池振幅與熔池振動傳感器 pool vibration amplitude & pool vibration sensor 熔池振動傳感器是設(shè)在熔池周邊，能在焊接過程連續(xù)有效工作10s 以上的加速度傳感器。振動焊接的熔池振幅：2 個跨焊縫放置的傳感器所測得的振動加速度平均值，單位為m/s2；這2個 傳感器放在一個以焊縫為縱軸，橫邊不大于300mm、縱邊不大于400mm矩形對頂角上；該矩形縱邊的zui大長度應(yīng)保證在相同振動控制條件下，單個熔池傳感器測得的振幅與期望振幅的偏差不大于
±15%。
3.4
振動控制傳感器 vibration control sensor
遠(yuǎn)離焊縫和激振器，固定在能敏感反映整個焊接過程振動的位置，在整個施焊時間內(nèi)能不受焊接干擾，用于振動參數(shù)監(jiān)控的振動加速度傳感器。
3.5
振動控制傳感器與熔池振動傳感器的相關(guān)性 correlation between vibration control sensor and pool vibration sensor以保證熔池獲得穩(wěn)定的期望振幅為目標(biāo)，通過試振時的同步對比測量，建立振動控制傳感器與熔池振動傳感器對應(yīng)關(guān)系（表或曲線）；其與焊接時序組合形成焊接過程的振動控制方案。
3.6
支撐點(diǎn) support point能避開焊縫高溫，保證被焊構(gòu)件穩(wěn)定放置且有利進(jìn)行振動的多個彈性支點(diǎn)。
3.7
激振點(diǎn) exciting point能避開焊縫高溫，結(jié)合支撐點(diǎn)布置能形成有效振動的激振器固定位置。
3.8
支撐點(diǎn) support point
能避開焊縫高溫，保證被焊構(gòu)件穩(wěn)定放置且有利進(jìn)行振動的多個彈性支點(diǎn)。
激振點(diǎn) exciting point
能避開焊縫高溫，結(jié)合支撐點(diǎn)布置能形成有效振動的激振器固定位置。
振型 vibration mode
共振時，構(gòu)件表面上所有質(zhì)點(diǎn)振動的包絡(luò)線（面），即為振型，包括彎曲、扭轉(zhuǎn)、扭曲、鐘振型和鼓振型。
3.9
振動焊接工藝曲線 vibratory welding process curve
在構(gòu)件進(jìn)行振動焊接時，由控制傳感器實(shí)測所得到的加速度-時間曲線，即 ac−t曲線。以及通過振 動控制傳感器與熔池振動傳感器的相關(guān)性換算所得的熔池振幅-時間曲線，即ap−t曲線。
4 振動源與檢測裝置的選擇
振動源與檢測裝置是構(gòu)成振動焊接的附加系統(tǒng)，應(yīng)符合下列技術(shù)要求。
4.1 系統(tǒng)的抗干擾性能
該系統(tǒng)應(yīng)有良好的抗電弧干擾能力，能在高頻引弧條件下正常工作。同時，系統(tǒng)工作時也不會造成 對焊接設(shè)備的干擾。
4.2 部件的耐沖擊性能
激振器和振動傳感器有良好的耐沖擊性能，隨機(jī)抽樣的激振器能承受3 次0.3m高度對鋼板地面的 自由落體沖擊；隨機(jī)抽樣的振動傳感器能承受10次0.5 m高度對鋼板地面的自由落體沖擊；沖擊后，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及使用性能保持正常。
4.3 振動源的調(diào)幅、穩(wěn)幅性能
振動源應(yīng)保證在焊接區(qū)域形成穩(wěn)幅精度在±15%以內(nèi)、振動加速度平均值為（2～20）m/s2 且連續(xù) 可調(diào)的振動。
4.4 熔池振動傳感器的可靠性
熔池振動傳感器能避免焊接干擾，實(shí)現(xiàn)有效測量，且在10s時間內(nèi)不因電弧的電位、光、熱、電磁輻射以及飛濺而損壞。
4.5 系統(tǒng)電氣的技術(shù)要求
振動傳感器與測量電路的綜合誤差應(yīng)小于2.5%。在工作頻率范圍的增益穩(wěn)定性應(yīng)小于±1.5 dB。 測量系統(tǒng)應(yīng)具有振幅的平均值、有效值與zui大值以及頻率（或轉(zhuǎn)速）的實(shí)時顯示功能。
4.6 一體化系統(tǒng)的技術(shù)要求
作為一體化的振動焊接裝置應(yīng)具有振動輸出與振動測量的閉環(huán)控制，振幅欠載、過載限設(shè)定及欠 載、過載報(bào)警功能，具有振動焊接工藝ac−t曲線記錄、保存與輸出功能。
4.7 其他
以上技術(shù)要求僅適合采用質(zhì)量偏心旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)行振動焊接的裝置。其他方式的振動裝置，例如對振 動焊接構(gòu)件采用質(zhì)量往復(fù)振動方式、連續(xù)沖擊方式和機(jī)械注波方式等，可參考本規(guī)定。
對振動源與檢測裝置的其他要求按JB/T5925的規(guī)定。
5 工藝參數(shù)選擇
5.1 試振及振動參數(shù)的確定
通過試振，建立合適的支撐點(diǎn)、激振點(diǎn)、控制傳感器測點(diǎn)布置。通過激振器的參數(shù)調(diào)節(jié)，使熔池振幅調(diào)節(jié)帶落在有效的頻-幅曲線緩升區(qū)范圍內(nèi)。通過多次掃頻試驗(yàn)，建立整個施焊過程的控制傳感器與熔池振動傳感器相關(guān)性，形成焊接過程的振動控制方案。5.2 獨(dú)立構(gòu)件振動與非獨(dú)立構(gòu)件振動
激振器固定在構(gòu)件上，在激振裝置的功率和頻率范圍內(nèi)，如能激起響應(yīng)，即可進(jìn)行獨(dú)立構(gòu)件的振動焊接。對固有頻率較高的構(gòu)件，當(dāng)無法采用獨(dú)立構(gòu)件振動時，可采取降頻措施的非獨(dú)立構(gòu)件振動。主要 的降頻措施包括懸臂、串聯(lián)、組合振動等方法。具體方法按JB/T10375的規(guī)定。
將一個或多個構(gòu)件裝卡在振動平臺上，對需環(huán)焊的旋轉(zhuǎn)件則可放在帶滾輪架功能的振動平臺上，進(jìn)行振動焊接。
6 振動焊接效果與評定
6.1 參數(shù)曲線觀測
可根據(jù)振動焊接過程按每分鐘 1次的時間間隔進(jìn)行抽樣記錄或?qū)崟r打印的 ac−t曲線，如果統(tǒng)計(jì)數(shù) 據(jù)以85%以上的概率，落在設(shè)定的振幅±15%的誤差帶內(nèi)，則可確認(rèn)振動外場工藝在控。
工藝在控不代表工藝有效，但工藝在控是形成有效工藝的必要條件。
6.2 振動焊接工藝有效性評定
對于相同構(gòu)件，在相同的焊接參數(shù)和拘束條件下，對采用振動焊接與不采用振動焊接的接頭進(jìn)行試 驗(yàn)比較，在保證接頭合格且品質(zhì)相當(dāng)?shù)耐瑫r，若前者比后者可達(dá)到下列判據(jù)中的一條或多條，則可判工藝有效：
a）無損檢測評定：缺陷率降低。
b）焊接變形評定：進(jìn)行不少于5處的有代表性的焊接變形測量，焊接變形下降率≥15%。
c）接頭力學(xué)性能評定：斷面收縮率和伸長率有所提高，側(cè)彎性能有所提高，焊縫區(qū)的沖擊韌性有所提高。
d）金相組織評定：焊縫及熱影響區(qū)粗晶區(qū)組織有明顯的晶粒細(xì)化現(xiàn)象。
e）殘余應(yīng)力評定：推薦使用盲孔松弛法，也可使用 X射線衍射法或磁性法進(jìn)行殘余應(yīng)力測量。 每個構(gòu)件可選擇 2條～3條主要焊縫，每條焊縫的測試點(diǎn)不少于 3個。測試點(diǎn)應(yīng)布置在zui后焊道的焊縫中心或熔合線上，測定zui大主應(yīng)力或縱向應(yīng)力。殘余應(yīng)力平均值下降率應(yīng)大于或等于
20%。
f）由雙方協(xié)商或用戶認(rèn)可的性能參數(shù)有所提高，如斷裂韌度、疲勞性能、斷口形貌等。
7 振動焊接工藝文件
建立和保存振動焊接工藝文件是保證正確、持續(xù)、有效執(zhí)行工藝的重要措施。振動焊接系列文件包 括：
——振動焊接試驗(yàn)方案；
——振動焊接試驗(yàn)執(zhí)行與有效性評估報(bào)告；
——應(yīng)用振動焊接的焊接工藝評定報(bào)告或?qū)Ρ仍囼?yàn)報(bào)告；
——振動焊接工藝規(guī)范；
——振動焊接工藝記錄；
——應(yīng)用振動焊接工藝的技術(shù)監(jiān)督與產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤報(bào)告。
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