焊接構(gòu)件的振動(dòng)時(shí)效技術(shù)是對(duì)已焊接成型的構(gòu)件進(jìn)行振動(dòng)處理，用以降低和均化由於焊接造成的殘余應(yīng)力。而振動(dòng)焊接是首先將被焊部件進(jìn)行振動(dòng)，且邊振動(dòng)邊焊接，直到焊完為止。這種振動(dòng)是在一定頻率范圍內(nèi)的輕微振動(dòng)，其作用如下：首先，當(dāng)焊縫金屬在熔溶狀態(tài)時(shí)，振動(dòng)可以使組織發(fā)生變化，晶粒得以細(xì)化。焊縫晶粒細(xì)化必將使材料力學(xué)性能得到提高；其次在有溫度作用下，焊縫處材料屈服極限很低，因此振動(dòng)很容易使熱應(yīng)力場(chǎng)得到緩解，極易發(fā)生熱塑性變形，而釋放受約束應(yīng)變，使應(yīng)力場(chǎng)梯度減少，故使最后的焊接殘余應(yīng)力得到降低或均化；第三由于振動(dòng)，在結(jié)晶過程中使氣泡雜質(zhì)等容易上浮，氫氣易排除，焊縫材料與母材過渡連接均勻、平緩，降低應(yīng)力集中，提高焊接質(zhì)量。因此振動(dòng)焊接可以有效地防止焊接裂紋和變形，提高構(gòu)件的疲勞壽命，增強(qiáng)機(jī)械性能。
 

    振動(dòng)焊接技術(shù)是在振動(dòng)時(shí)效技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。但振動(dòng)焊接技術(shù)的作用明顯優(yōu)於振動(dòng)時(shí)效技術(shù)。振動(dòng)時(shí)效技術(shù)是在構(gòu)件焊好后使用的處理技術(shù)，只能對(duì)焊接殘余應(yīng)力起到降低和均化作用，而振動(dòng)焊接技術(shù)從焊接開始就起到細(xì)化晶粒的作用，接著在熱狀態(tài)下通過熱塑性變形來調(diào)整應(yīng)變而降低殘余應(yīng)力。因此，可以說振動(dòng)焊接從一開始就起到了防止焊接裂紋和減少變形的作用。提高焊接質(zhì)量是優(yōu)於振動(dòng)時(shí)效技術(shù)的最突出優(yōu)點(diǎn)。做為振動(dòng)焊接，它并不要求構(gòu)件必須達(dá)到共振狀態(tài)，只要達(dá)到某一頻率范圍內(nèi)且具有一定的振幅就可以，因此振動(dòng)焊接技術(shù)可以在任何構(gòu)件上應(yīng)用。特別是在大型結(jié)構(gòu)件焊接修復(fù)時(shí)，振動(dòng)焊接就完全可以實(shí)現(xiàn)，焊后不再使用熱時(shí)效處理。
在這里必須說明的是“振動(dòng)焊接技術(shù)”包括兩個(gè)方面，即“焊接技術(shù)”與“焊接振動(dòng)技術(shù)”兩個(gè)內(nèi)容。這里說的“焊接技術(shù)”就是正常的焊接技術(shù)，而“焊接振動(dòng)技術(shù)”就是在焊接過程中根據(jù)不同構(gòu)件施加一種不同參數(shù)的機(jī)械振動(dòng)。這一章就是研究關(guān)於“振動(dòng)焊接”的作用和“振動(dòng)焊接”的工藝參數(shù)選擇原理。

§1  振動(dòng)焊接對(duì)焊接殘余應(yīng)力分布的影響

    振動(dòng)時(shí)效是在構(gòu)件焊接完成后在常溫下進(jìn)行的。因此要使動(dòng)應(yīng)力和殘余應(yīng)力之和大于材料常溫下的屈服極限（σS）則必須具有較大激振力。振動(dòng)焊接是在焊接的整個(gè)過程中，包括降溫過程在內(nèi)，給被焊構(gòu)件一個(gè)較輕微的振動(dòng)，使焊縫在熱狀態(tài)下調(diào)整應(yīng)變而改變熱應(yīng)力場(chǎng)，從而達(dá)到降低和均化應(yīng)力。

§2  振動(dòng)焊接對(duì)焊縫疲勞性能的影響
焊接結(jié)構(gòu)的破壞大多數(shù)是疲勞破壞，而且疲勞破壞大多數(shù)發(fā)生在焊縫附近，這是近一百年來人們所公認(rèn)的。因?yàn)樗�是焊接結(jié)構(gòu)普遍存在的問題。因此在研究振動(dòng)焊接技術(shù)的時(shí)候必須研究振動(dòng)焊接對(duì)疲勞性能的影響。在振動(dòng)時(shí)效機(jī)理的研究中，已經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明：由於降低和均化了應(yīng)力，使焊縫的疲勞性能增強(qiáng)，構(gòu)件的疲勞壽命得到提高。振動(dòng)焊接可以大幅度提高焊接結(jié)構(gòu)件的疲勞壽命，提高率在70%以上，振動(dòng)焊接確實(shí)是提高焊件疲勞壽命的有效方法。平臺(tái)振動(dòng)焊接（即不共振的振動(dòng)焊接）提高疲勞壽命的效果優(yōu)於共振的振動(dòng)焊接。

§3  振動(dòng)焊接工藝規(guī)程
應(yīng)該看到的是振動(dòng)焊接和振動(dòng)時(shí)效是為提高焊縫質(zhì)量而在兩個(gè)階段分別采取的技術(shù)工藝過程。振動(dòng)焊接是在焊接過程中進(jìn)行的振動(dòng)處理過程，而振動(dòng)時(shí)效是在構(gòu)件焊接成型后而進(jìn)行的時(shí)效處理過程，前者的作用在於使晶粒細(xì)化提高材料的機(jī)械性能。降低焊接應(yīng)力和變形、減少氣孔和雜質(zhì)并使焊接紋理細(xì)密提高宏觀焊接質(zhì)量。而后者則是專門用於降低和均化焊接應(yīng)力，消除殘余應(yīng)力對(duì)變形、開裂和疲勞壽命的影響。相比較而言，盡管在消除應(yīng)力方面、振動(dòng)焊接起到一定的作用，但其畢竟振動(dòng)很小，產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力不大，因此消除主應(yīng)力的效果是趕不上振動(dòng)時(shí)效的效果更好。從這一點(diǎn)出發(fā)，對(duì)於大型構(gòu)件建議工藝規(guī)程應(yīng)是振動(dòng)焊接與振動(dòng)時(shí)效同時(shí)采用：即第一階段在焊接過程中采用振動(dòng)焊接、第二階段采用振動(dòng)時(shí)效處理這將是最佳工藝規(guī)程。
一、振動(dòng)焊接工藝參數(shù)
1．激振頻率 20Hz~100Hz；
2．激振振幅 10μm~50μm；
3．振動(dòng)方式 共振與非共振均可；
4．構(gòu)件直接振動(dòng)或振動(dòng)臺(tái)帶動(dòng)構(gòu)件振動(dòng)均可；
5．振幅的選擇應(yīng)盡量接近材料晶粒的直徑，即不同材料選用不同的振幅；
6．在20Hz~100Hz范圍內(nèi)如有共振峰，可選擇共振峰高1/3~2/3所對(duì)應(yīng)頻率來處理，但要保證振幅在規(guī)定范圍內(nèi)，共振易於調(diào)整振幅值；

§4  振動(dòng)焊接技術(shù)的適用性

振動(dòng)焊接技術(shù)的特點(diǎn)決定了該項(xiàng)技術(shù)的適用性。各種實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該項(xiàng)技術(shù)有如下的特點(diǎn)：
1．焊接結(jié)晶過程中振動(dòng)可使晶粒細(xì)化，因此使焊縫材料力學(xué)性能顯著提高，材料的屈服極限σS、強(qiáng)度極限σb均可提高10%~30%，這有助於防止焊接熱裂紋和冷裂紋的發(fā)生。
2．降低焊接殘余應(yīng)力30%以上，這有助於于防止或減少焊接構(gòu)件使用中發(fā)生裂紋，延長(zhǎng)使用壽命，穩(wěn)定構(gòu)件的尺寸精度。
3．降低焊接變形30%以上，如果采用“予剛度法”和“予應(yīng)力法”則變形可降低60%以上，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
4．由於晶粒細(xì)化和殘余應(yīng)力的降低，提高了焊縫斷裂韌性20%以上，極大的提高了焊縫材料抗開裂的能力。
5．提高疲勞極限15%以上，提高焊縫疲勞壽命70%以上。這是各種效果的綜合值，提高使用壽命這也是各種附加工藝所追求的最終目標(biāo)。
6．減少砂眼、跳焊等，使焊接紋理細(xì)密，減少根部的應(yīng)力集中，顯著提高焊接質(zhì)量。
7．可免除焊接予熱過程或降低予熱溫度。
8．可排除焊后的熱時(shí)效或振動(dòng)時(shí)效處理。
9．顯著的防止或減少焊接裂紋，這是振動(dòng)焊接一項(xiàng)最突出的特點(diǎn)。
根據(jù)上述優(yōu)點(diǎn)，我們不難看出振動(dòng)焊接技術(shù)比起振動(dòng)時(shí)效來說具有更廣闊的前途和更大的適用性�？梢哉f振動(dòng)焊接技術(shù)在所有的焊接過程中均可應(yīng)用，特別是對(duì)於焊接中易出現(xiàn)裂紋和變形的構(gòu)件應(yīng)最先選用振動(dòng)焊接。對(duì)於壓力容器，如能采用振動(dòng)焊接一定會(huì)獲得更好效果，必將大大增加設(shè)備的安全度。

§5  焊接振動(dòng)設(shè)備

由于振動(dòng)焊接工藝參數(shù)只有頻數(shù)和振幅，而不需要做更多的調(diào)整，因此專用的振動(dòng)裝置極易操作，這也是該項(xiàng)技術(shù)必能得到廣泛推廣的有利條件。
“焊接振動(dòng)專用設(shè)備”是根據(jù)工藝的要求而研究制造的。其操作簡(jiǎn)單方便，而且該設(shè)備還具有焊后振動(dòng)時(shí)效的功能，因此是一種新型的設(shè)備。該設(shè)備的生產(chǎn)必將促進(jìn)本項(xiàng)技術(shù)工藝的推廣應(yīng)用。