水輪發(fā)電機組中金屬結(jié)構(gòu)件大多為環(huán)狀或半環(huán)狀的結(jié)構(gòu),,且其形位尺寸及尺寸精度要求高。轉(zhuǎn)輪室是水輪機的重要結(jié)構(gòu)之一,,形式為環(huán)狀,,由Q235A與SI35兩種材質(zhì)組焊而成,。
傳統(tǒng)的去應(yīng)力方法是采用熱時效工藝,但因轉(zhuǎn)輪室材質(zhì)屬于異種鋼焊件,,若采用熱時效,,會因兩種材質(zhì)線膨脹系數(shù)不同而再生熱應(yīng)力,,割撐后需進一步火焰矯正尺寸,這樣不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量,,而且增加制作成品和延長制作工期,。
所以決定采用新工藝振動時效去應(yīng)力,為證明振動時效工藝對轉(zhuǎn)輪室的適用性,,將分辨制作的兩個半圓轉(zhuǎn)輪室A與B進行如下對比試驗:時效前測A與B的焊接殘余應(yīng)力,;A件熱時效、B件振動時效,;測時效后A與B的殘余應(yīng)力,;測量去掉焊接工藝支撐后A與B的尺寸變化量。
試驗操作步驟
時效前工件應(yīng)力測試
采用盲孔法對試驗前的工件進行殘余應(yīng)力測量
A,、B件進行時效
A件測應(yīng)力后送去熱時效
B件測應(yīng)力后進行振動時效
選用JH-700智能頻譜交流振動時效設(shè)備,,將工件用橡膠墊三點自由支撐,激振器卡在半圓筒SI35側(cè)法蘭端角部,,因裝卡不方便,,電機軸與半圓筒軸垂直、與半圓筒直徑平行,,激振器偏心調(diào)為60°,,利用振動時效設(shè)備的手動功能做振前掃頻,并在線打印出掃頻曲線及相關(guān)數(shù)據(jù),,結(jié)果顯示工件在工作范圍內(nèi)有三個峰值,,因工件較大,利用遙控操作激發(fā)并識別三個峰值分別對應(yīng)的振型,,發(fā)現(xiàn)半圓筒體B在第三個階峰6400r/min左右為周向高階彎曲,,根據(jù)時效機理,殘余應(yīng)力須與動應(yīng)力疊加才能得到降低,,根據(jù)力學(xué)知識可知,,該階振型正好可將動應(yīng)力疊加到多數(shù)影響并控制尺寸的關(guān)鍵焊縫上,所以該振型所對應(yīng)的峰值是有效峰值之一,。綜上所述,,加速度振頻終選在6447r/min處進行時效,14min后加速度值上升變平,,滿足JB/T5926.2-91中4.1.2a,,因此可以判定該工件已達到時效目的。為進一步驗證該工件時效效果,,又進行振后掃頻,同時在線打印結(jié)果,,發(fā)現(xiàn)被時效峰前移升高,,滿足JB/T5926.2-91中4.1.2c,,證明確實已達到時效效果。時效完畢,。
時效后殘余應(yīng)力檢測
對A,、B件做時效后應(yīng)力測試,熱試效后應(yīng)力降低并大多數(shù)變?yōu)閴簯?yīng)力,,振動時效后應(yīng)力大幅度降低,,部分變?yōu)閴簯?yīng)力,應(yīng)力幅值明顯均化,。
去掉焊接工藝支撐后尺寸變化量測量
時效后,,把A、B兩個半圓筒的焊接工藝支撐去掉,,沿半圓筒軸向測量半圓筒直徑變化,,結(jié)果如下:A件(熱時效)直徑變化為+10~+28mm,與往常該工件變化數(shù)據(jù)相近,;B件(振動時效)直徑變化只有-4~+5mm,,A件需要進一步實施火焰矯正方向可滿足尺寸要求,B件可直接轉(zhuǎn)入下到工序,。
結(jié)論
- 在科學(xué)地選擇有效振型,,對工件關(guān)鍵部位施加上合適動應(yīng)力后,振動時效能有效降低和均化殘余應(yīng)力值,、能*的穩(wěn)定焊接件特別是異種鋼焊接后的尺寸穩(wěn)定性,。
- 振動時效比熱時效更節(jié)能、省時,、效益顯著,。
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