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振动时效设备在大型磨机筒上的应用

分类:消除残余应力    关键词:振动时效设备

磨机筒体为大型铆焊件,制造时要经过卷板、焊接等多道成形工序,还需对筒体进行整体退火热处理,以消除成形、焊接等工序产生的内、外应力。但进行退火热处理时,会造成大量的人力物力消耗,而且热处理时间长,延长了磨机筒的生产周期。为了缩短生产周期,节约能源,降低成本。工厂需寻找新型消除应力方法,经过对方研究讨论后,采用振动时效设备对磨机筒进行振动时效研究,探讨其可行性论证。

振动时效设备及试验方

采用聚航科技生产的JH-700A全功能频谱振动时效设备,由激振器夹持在试验件上作为激振源,用两点弹性支撑工件的方法进行。

采用盲孔法对筒体焊缝中心线、焊缝熔合线和热影响区等部位进行残余应力测试,比较分析测试结果,以判断使用振动时效方法能否达到采用热处理退火时消除残余应力的效果。

振动时效工艺方案

振动时效和残余应力测试选定在Φ4.6m*10m*3.5m中卸烘干磨两端筒体(均已退火)的对接焊缝中进行,残余应力测试由聚航科技专业的技术人员在生产现场进行测试。

振动时效处理前残余应力测试

1. 残余应力测试共检测3个部位,10个点各2个方向残余应力,即:

a. 3个部位分别为已退火的一条纵向焊缝A,一条对接未退火的环向焊缝B(在筒体*高处)和其对应180°的未退火的环向焊缝C(在筒体*低处)。

b .10个点为焊缝A部位中焊缝中心线一点,焊缝熔合线一点和热影响区一点,共3点;焊缝B部位为焊缝中心线一点,焊缝熔合线中两平行线上各一点和热影响区一点,共4点;焊缝C部位为焊缝中心线一点,焊缝熔合线一点和热影响区一点,共3点。

C .每一测试点测试2个方向残余应力,一个方向为沿焊缝方向,另一个方向为垂直焊缝方向。

振动时效处理

准备

a. 用橡胶垫支撑筒体;

b. 激振器刚性地固定在筒体中心部位腰形孔上;

c. 拾振器固装在未退火的对接环向焊缝附近。

筒体试振

a. 选择激振器偏心档位,采用手动旋钮寻找档位,工分别试找了2、3、4、5、8档位;

b. 进行第一次扫频,找出共振的频率及动应力峰值的大小;

c. 选择*大的共振频率作为主振频率。

筒体主振

a. 进行振前扫频,记录振前的振幅频率(A-F)曲线;

b. 主振筒体,记录振幅时间(A-T)曲线;

c. 进行振后扫频,记录振幅频率(A-F)曲线。

筒体振动控制方法为自动振动31min;手动控制振动50min。

筒体振动结果与振动时效效果分析

根据振动过程中的振幅时间(A-T)曲线和振幅频率(A-F)曲线变化监测可知:振幅时间(A-T)曲线上升后变平;振幅频率(A-F)曲线振后的比振前的峰值点左移;振幅频率(A-F)曲线振后的比振前的峰值升高。

根据JB/T5926-2005标准中4、1、2款的判定依据,满足其5条中的一条即为达到振动时效工艺效果,而此次振动时效上述3条均为满足5条中的一条,所以本次振动时效有效,达到了振动时效工艺效果。

振动时效处理后残余应力测试

残余应力测试部位、点数、应力方向、残余应力测试方法均与振动时效处理前残余应力测试方法相同。

测试结果分析

从筒体残余应力测试数据可以得出:

1. 未退火焊缝振动时效前残余应力*大达189MPa,振动时效后其*大残余应力降为44MPa,接近退火焊缝振动时效前*大残余应力值37MPa。

2. 未退火焊缝振动时效前后残余应力降低值*大为124MPa,*大应力降低百分数为97.5%,说明振动时效对残余应力的消除作用是显著的。

3. 未退火焊缝振动时效处理后,残余应力基本都降低,效果明显。

4. 未退火焊缝中平行焊缝均受拉应力,振动时效后,残余应力值下降迅速。

5. 振动时效设备对大型磨机筒体的焊缝残余应力消除是有一定作用的,其在某相同部位及相同方向残余应力降低平均值在40-99MPa,平均降低应力48%-76%。

6. 未退火焊缝中焊缝中心线与熔合线部分区域的垂直焊缝残余压应力有增加趋势,我们认为此压应力对焊缝在正常工况下是有利的。


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