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水工鋼閘門大多為大型焊接件，焊接時會產生大量的焊接殘余應力，殘余應力的存在會影響閘門的尺寸穩定和材料的機械性能，以往消除焊接殘余應力的主要方法有熱處理時效和自然時效。但兩個方法都不適用于鋼閘門大型構件。本文采用振動時效方法消除平面鋼閘門的殘余應力，介紹了振動時效工藝流程。

振動時效處理工藝流程

采用JH-700A智能頻譜交流振動時效設備，主要由主機、激振器、加速度傳感器、夾具、橡膠減震墊、連接電纜等組成。采用高速變頻伺服電機，融合了頻譜諧波和亞共振技術，適用于高剛性和高固有頻率零件的殘余應力消除。

支撐點、激振點的選擇

支撐點的選擇應以工件主振頻率的振型為參考，激振器夾持在工件的振峰處，支撐點盡可能選擇在振動的波節處（即振動值最小處），傳感器應放在遠離激振器的另一波峰處。以下是各種類型工件支撐點的位置選擇。

梁型工件

梁型工件是指長度大于寬度的工件，如閘門主梁、行車大梁等。這類工件在主振頻率上為彎曲振型，一般選擇兩點支撐，每一點用兩個橡膠墊塊，分別位于距離兩端2/9L處。激振器通常放在中間，或放在梁的兩端，傳感器必須遠離激振器。

環形工件

環形工件的主振振型，一般是沿周邊的環狀波動彎曲振型，其節線數量為3的整數倍，因此支撐可按三點均勻分布120°分布，激振器安裝在任意兩點之間，傳感器位于遠離激振器的波峰處。

矩形工件

矩形工件隨著長寬比的不同，其主振振型有彎曲振型和扭曲振型兩種。一般長寬比較?。唇咏较颍┑墓ぜ髡裾裥屯ǔ榕で裥停渲吸c為3點。

而長寬比較大即長方形的工件，主振振型通常為彎曲振型，其支撐點為四點。

某水庫平面鋼閘門就采用后一種形式，激振器用夾具夾持在主梁的后翼緣板上，激振器底座與工件應緊密接觸，如果工件表面太粗糙，應用砂輪打磨平整。

傳感器安裝一定要穩固牢靠，與磁性座接觸的工件表面要打磨平整，以吸合后手感無晃動和不易取下為準。

振動頻率和振幅的選擇

每一種金屬結構件都有幾種不同陣型的共振頻率，這與構件本身的形狀、重量、材質等因素有關。振動時效設備能夠在一定頻率范圍內通過試振掃頻檢測出不同陣型的數個共振頻率，并選擇*低的共振頻率為主振頻率。

時效處理的振動一般選擇在亞共振區，亞共振區即共振峰值前沿對應*大振幅的1/3-2/3處，亞共振區不會對結構件造成任何疲勞損傷，相反還會提高工件的疲勞壽命。頻率和振幅的選擇都是由控制器自動完成的。

激振力的確定

激振力的大小是通過工件承受動應力值大小來衡量，是振動時效工藝的一個重要參數，主要通過改變激振器偏心輪的偏心距來實現，測得的加速度值間接反映激振力的大小，一般來說，動應力大則相應的加速度也大，對于不同的結構件在時效處理時對動應力的要求也不一樣。

激振時間的確定

在振動時效處理過程中，隨著殘余應力的降低和均化，工件的共振頻率及振幅等均隨之變化，當殘余應力的降低和均化過程完成后，這些數值也隨之穩定，時效過程也隨之結束。

時效效果的分析和判斷

振動時效的評定依據是GB/T25713-2010《振動時效效果評定方法》。根據振動時效過程中打印的A-T曲線或振后掃頻A-N曲線相對于振前掃頻曲線的變化來檢測和判斷，出現下列情況之一，即可判斷工件已達到時效效果。

振幅時間（A-T）曲線上升后變平

時效期間，隨著殘余應力的釋放或變化，工件的振幅不斷變化，一旦這種變化停止，說明殘余應力不再釋放或變化，即已達到時效目地。殘余應力的變化過程在曲線上表現為振幅上升段，當振幅平穩后即表明時效過程已完成。

振幅頻率（A-N）曲線振后的比振前的峰值升高

在時效過程中由于殘余應力的釋放，作為約束力的殘余應力變化使工件剛性發生變化或減小，從而使振幅增大。

振幅頻率（A-N）曲線振后比振前的峰值點左移

由于應力的釋放，工件的剛性降低而使其共振頻率降低。

振幅頻率（A-N）曲線振后比振前的帶寬變窄

由于時效過程中殘余應力變化使剛性降低，工件的共振變得較容易，則頻帶變窄。

若時效過程結束后，通過曲線和參數發現沒有出現其中任何一種變化，則說明工藝參數需進一步調整，直到出現正常效果。

總結

振動時效處理在水庫雙扉平面閘門的應力消除處理中發揮了良好作用，由于雙扉閘門尺寸精度要求加高，水封座板加工面積較大，在閘門整體焊接后進行振動時效處理，以保證加工后閘門尺寸的穩定。通過比較加工后和安裝前的檢測尺寸，各項尺寸均保持穩定。目前水庫的16扇雙扉閘門運行8年后狀況依然良好，未出現因尺寸不穩定造成的功能缺陷，收到業主的好評，同時也體現了振動時效技術操作簡單、投資少、環保節能等特點，特別適用于說工鋼結構的應力消除處理，值得在水利行業大力推廣。