前言
    國內外的實踐和研究表明，振動時效是一種介于自然時效和熱時效兩者之間的時效方法，經過一年自然時效的工件，殘余應力僅下降2-10％ ，但是卻較大地提高了工件的松弛剛度。因而工件的尺寸穩定性好，然而因時間較長，一般不采用。熱時效通常認為可以消除殘余應力為70-80％，我國若干廠家熱時效消除殘余應力的統計說明，實際生產中，熱時效消除殘余應力為20-60％，而且能耗大、成本高，振動時效可以消除殘余應力20-50％，比熱時效低，但比自然時效高，主要是降低殘余應力峰值；它和自然時效一樣，能提高工件的松弛剛度，而熱時效能則工件的松弛剛度下降。因而振動時效工件的尺寸穩定性與熱時效工件相當。此外，振動時效還具有投資小，生產周期短，節約能源，降低成本等優點。
我公司從1981年開始采用振動時效，對電動機、發電機的焊接結構件進行時效處理。十余年的實踐證明，振動時效處理后的電機結構件能滿足尺寸穩定性要求，未出現影響電機安裝和使用的情況，我們曾經用盲孔法對1250KW柴油發電機機座和端蓋進行振前、振后殘余應力測試，測試結果表明機座和端蓋的殘余應力降幅的平均值分別為33.2％ 、34.3％。由于我公司產品結構調整，水輪機結構件的外形尺寸越來越大，加工周期越來越短，為滿足生產需要。我們對某型水輪機座環進行了振動時效工藝試驗和振前、振后殘余應力測試。

2、振動時效工藝過程：
2.1振動時效設備：
1）控制箱：SSIN100A型
2）激振器：功率2.2KW，最大激振力35KN，最高轉速8000轉/分
2.2工件支撐位置和激振器裝夾位置：工件上環朝下、下環朝上水平放置于專用支撐墊上，對座環共振三次，第1次激振器裝夾在上環，第2、3次振動在下環。


3、應力測試點位置：
    本次應力測試采用磁測法，分別檢測振動時效前、后的應變電流變化，根據應力測試的要求，測試點均選在座環上焊縫的焊趾處，分7個區（每個區測2個點），共選取14個測點。
振前、振后應變電流：

測點 序號	振前電流值（mA)			振后電流值（mA)
	I0	I0	I0	I0	I0	I0
1	-0.64	0.08	0.79	-4.84	-2.85	-4.5
2	-2.64	-3.36	-2.64	-4.6	-4.57	-5.87
3	-3.80	-3.87	7.87	-3.3	-2.6	-2.9
4	-4.65	-3.24	-2.69	-4.7	-4.6	-3.35
5	-5.18	-3.80	-4.35	-4.41	-4.25	-4.44
6	-4.7	-5.36	-7.4	-3.54	-3.47	-4.8
7	-4.58	-7.82	-7.21	-2.99	-3.85	-5.46
8	-7.14	-6.47	-8.33	-6.56	-6.03	-5.0
9	1.2	0.9	-0.33	0.53	0.26	1.00
10	1.37	1.6	-0.92	1.11	0.40	1.16
11	-2.88	-2.55	-2.04	-2.66	-2.18	-3.88
12	-4.94	-4.94	-5.87	-3.47	-4.33	-3.43
13	-1.67	-0.59	-1.12	-0.78	-0.88	-0.83
14	-3.58	-1.84	-2.61	-1.63	-1.25	-2.59

3.3應力測試的方法與結果：
3.3.1應力測試的方法：
本測試使用三維應力分布磁測儀，通過傳感器和一定的電路將磁導率變化轉變為電流量（或電壓）的變化，建立應力和電流（或電壓）的函數關系，通過電流量測量來確定的內應力。
應力和電流（或電壓）之間不存在單值的函數關系，但在平面應力的狀態下，主應力方向輸出的電流差和主應力差有單值得線性關系，其表達式：
（I2-I1）=a（σ1-σ2）……（1）
其中：I1¬—最大主應力方向電流輸出值，mA ;
I2—最小主應力方向電流輸出值，mA ；
σ1—最大主應力，Mpa
σ2—最小主應力，Mpa
a— 靈敏系數，mA /Mpa
主應力方向未知時，可用下列公式確定主應力方向角和主應力差；
θ=tg-1（I0 、I45、I90) ……（2）
（σ1-σ2）=（I90-I1）/acos2θ……（3）
式中：0—最大主應力方向和X軸夾角；
I0、I45 、I90分別為0°、45°、90°三方面電流輸出值mA

對此工件測試應力時，選擇測量深度為1.96mm，探頭尺寸為10×10mm2.。所測應力的平均應力。


4、應力測試結果分析和結論：
  4.1結果分析：從應力測試結果可知上環縫振后應力降低幅度大于角焊縫。振前導葉與上環角接處凸型焊縫應力最大，但振后應力水平一般在2/3σS附近。]]
  4.2測試結論：測量層深1.96mm的平均應力較為全面地反映整個機座焊縫處的宏觀殘余應力水平。振后整體應力比較均勻，一般在140Mpa—170Mpa區域，整體應力消除率在36％左右，滿足JB/T5926-91標準。

    綜合上述情況，振動時效能解決水輪機大尺寸零件的消除應力，保證金加工后工件尺寸相對穩定的要求。