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水轮机底环、顶盖采用振动时效消除应力

分类:消除残余应力    关键词:消除应力

某水电站水轮机底环、顶盖主体均采用Q235钢板阻焊而成,工件焊后都会进行回火处理,然后堆焊E309抗磨层,并进行粗加工;然而粗加工和抗磨层堆焊过程产生的残余应力,会严重影响工件精加工尺寸的稳定性,所以必须在精加工前消除应力

而常用的消除应力方法有热时效和振动时效,由于构件主材和抗磨层材质不同,热膨胀也不同,导致热时效的温度较难把握,加之热时效引起的工件变形会给工件的加工尺寸带来不利,因此不适合采用热时效的方法进行消应力。经研究决定采用振动时效工艺对工件进行消除应力处理。

水轮机底环振动时效消除应力

水轮机底环重量为7000kg,具体步骤如下;

1. 准备,采用JH-300A振动时效设备。根据底环结构特点,均距布置3块橡胶垫作为工件支撑,激振器固定在两支撑中间,并在适当的位置放置拾振器。

2. 时效处理,根据工件的质量和结构特点选择30%的激振器偏心号数进行试振,找出工件的共振频率(7560r/min),然后根据试振情况,选择40%的激振偏心号数和接近工件共振频率的时效频率(7470r/min),对工件进行10min的时效处理,记录并打印工件的振动时效参数为:处理时间ΣT=10min;振前加速度a=82.1m/s2;振前共振转速n=7560r/min;振后加速度a’=51.8m/s2;振后共振转速n’=7546r/min。

3. 时效结果,从工件时效处理前后的参数和峰值扫描曲线可以看出,共振峰值发生了明显变化。振后a-n曲线振后共振峰值较振前降低了30.3m/s2,并左移了14r/min。

水轮机顶盖振动时效消除应力

水轮机顶盖重量为12460kg,具体步骤如下;

1. 准备,采用JH-300A振动时效设备。根据水轮机顶盖的结构特点,对称布置2块橡胶垫作为工件支撑,激振器固定在两支撑中间,并在适当的位置放置拾振器。

2. 时效处理,首先根据水轮机顶盖的重量和结构特点,选择60%的激振器偏心号数进行试振,找出工件的共振频率(9560r/min);然后根据试振情况,选择60%的激振器偏心号数和接近工件共振频率的时效频率(9500r/min),对工件进行20min的时效处理,并记录打印顶盖振动时效参数为:处理时间ΣT=20min;振前加速度a=62.2m/s2;振前共振转速n=9560r/min;振后加速度a’=56.7m/s2;振后共振转速n=9550r/min。

3. 结果分析,从a-t、a-n曲线图可以看出共振峰值发生了明显变化,振后a-n曲线振后共振峰值较振前降低了5.5m/s2,并左移了10r/min。

振动时效效果分析

从以上两工件时效前后的a-t和a-n曲线可以看出,其a-n曲线共振峰值都有明显变化,符合GB/T 25713-2010焊接构件振动时效工艺参数选择与技术要求》6.1条中a-n曲线振后共振峰值发生单向特征或组合特征变化的评判要求,判定两工件通过振动时效均取得了较好的消除应力效果。

试验证明振动时效工艺可用于降低水轮机底环、顶盖的加工残余应力,对保证工件加工尺寸的稳定性有较大作用。


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