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振動時效設備對大型筒體應用分析

分類:消除殘余應力    關鍵詞:振動時效設備

某生產大型圓筒混料機廠家想要對焊后設備進行消除殘余應力處理,經過多方位考慮研究后,決定采用振動時效工藝消除殘余應力。

筒體的材質為16Mn,直徑為3.8m、長為15m,筒體由多個圓筒焊接而成,圓筒鋼板厚度最大為56mm,筒體質量為100t。選擇JH-700A振動時效設備。

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工藝參數選擇

支撐點位置

經過測試,得出筒體振動波形,將支撐點放在節點處,即上圖的A和B點,支撐物為橡膠墊。

激振點的位置

激振點選在剛性較大的厚板處,以便能帶動筒體產生共振。由于筒體質量和結構較大,為使筒體各部分都能產生共振,應力均勻降低,激振點選擇兩點,位置在筒體兩端,并且相間180°(C和D點),分別進行兩次振動處理。

激振器與筒體的連接

由于激振器無法與筒體直接連接,制作了專用工裝。先將螺栓穿入工裝孔內焊接固定,然后將工裝焊在筒體上C和D點,再將激振器緊固在工裝上,保證激振器與筒體間剛性連接,激振器偏心輪旋轉面與筒體軸線垂直。

加速度計安裝位置

加速度計安裝在遠離激振器的筒體另一端邊緣,此處振幅最大。

激振力的選擇

激振力是振動時效中一項關鍵參數,尤其是對焊接構件更為重要。激振力的大小應滿足它所產生的動應力等于構件工作載荷的1/2倍,即σ動=1/2σ載荷,而激振力決定于激振器的偏心檔次和共振頻率,當掃描確定了共振頻率后,需確定適當的偏心檔次,來滿足上述關系。正確地選擇激振力不僅能降低殘余應力,而且能提高焊接構件的疲勞壽命。

筒體全部對接焊成后振動時效試驗結果

筒體全部對接焊成后進行振動處理,先在C點震動,選Ⅰ檔偏心掃描,得到幅頻特性曲線。主振頻率選在3500r/min,用Ⅱ檔偏心共振30min,記錄加速度變化值,由0.6G上升到0.7G后穩定不變。然后分別在幅振頻率2350r/min和3650r/min,共振10min。最后用Ⅰ檔偏心再次掃描,得出幅頻特性曲線。用得到的曲線與原曲線比較,主振峰明顯左移,峰值增高,幅頻變窄,證明殘余應力降低。按上述方法在D點再次振動處理,最后測得振動前后殘余應力值明顯減少70%以上,由此可見,采用振動時效設備消除應力的效果可靠

圓筒分節振動時效試驗效果

為了提高振動時效效果,我們對之前的方法做了改進。在筒體整體對接之前,分別由1、2、3、4節(如圖1所示)圓筒組成的兩部分進行振動時效,振動的過程按上述方法進行。在分節振動中,由于構件的重量和結構減小,振動消除應力的效果得到了明顯的提高,殘余應力值降低70%以上,說明此方法效果可靠。

結論:

1. 采用振動時效設備對大型圓筒構件進行消除應力處理,效果明顯,環保經濟。

2. 無論是筒體全部對接焊成后振動時效還是筒體分節進行振動時效處理,振動時效工藝效果都很可靠。


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