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    振動時效工藝在焊接件的應用

    點擊數:31772022-02-16來源: 振動時效

    振動時效工藝在我廠焊接件的應用


    第一重型機器廠


    振動時效這一項新技術在我廠得到了廣泛的推廣應用,是同我廠的各級領導的重視和支持分不開的,是同科技人員的艱苦努力

    與忘我的工作分不開的。


    一、領導重視

    振動時效這項新技術,新工藝在我廠得到了廣泛的應用,廠領導及各部門從不認識到認識、到重視,源于振動時效工藝的優越

    性、可靠性及節能和縮短生產周期的特點。

    第一次的實際應用,是在廠副總工程師生產廠長張旭同志的直接指揮下,完成了直徑達5.2M,重19.3噸的鑄鋼大齒圈的振動時

    效,當時的該工件粗加工后,由于工期緊已來不及熱時效了,在這種情況下,振動時效的應用開始了,一經應用,發現其效果

    比熱時效的處理效果還好,使廠里得到了甜頭。在以后處理的急件如大齒條結晶銅板等關鍵部件,更使廠領導認識到了振動時

    效的可靠性及時性。在這一新工藝推廣工作中,廠科協、設計研究院等單位做了大量的宣傳與組織工作,尤其是廠科協根據振

    動時效工藝的優越性還不被人們普遍認識的情況下,多次舉辦了學習班和技術講座,并派人到海倫去學習,組織有關單位的領

    導及技術人員到一機床參觀學習,在取得了廠各有關部門的重視后,廠部成立了由總工程師掛帥的振動時效工藝領導小組,并

    把這項新工藝納入了我廠的工藝規程之中。去年我廠又成立了富拉爾基美光振動時效廠,使我廠在鍛件、鑄件、結構件的振動

    時效應用上走上了正規化、制度化的軌道。


    二、艱苦創業

    振動時效這一新工藝、新技術,在我廠能全面開花、結果,是設計研究院的正確領導和廠總師辦鉚焊廠的全力支持及振動時效

    課題組的技術人員的艱苦努力的結果。幾年來,在課題組負責人設計研究院電測科科長、高級工程師黃作彬同志的直接組織下,

    課題組員不計時間、不講報酬,悉心研究這項新工藝,在工藝研究過程中,購置設備、設計卡具,操作設備遇到急需處理的工

    作和特殊工件,就白班連夜班連節假日也不休息,在實干中采集實驗數據積累經驗,他們急工廠之所急積極開發新工藝,為使

    工廠節約能源、降低消耗作了大量的工作。


    三、我廠振動時效的工藝規程和點滴經驗介紹

    (一)工件的裝卡及卡具設計

    我廠是重型行業,產品特點為單件、小批量,結構復雜。重型件、鍛件,焊接件等居多,所以在實施工件振動時,所需工裝卡

    也就特別多,這就給振動時效工藝的實施帶來了一定的困難,在所需的工裝卡具中,即有通用型的,也有特殊型的和臨時型

    的,下面就將這些夾具的結構特點及裝卡方式進行介紹。


    1.大型軸類工件的裝卡

    大型軸類工件,如電站轉子、軋輥、管模、輥套等鍛造工件,其軸徑一般在600~1200之間,這樣大直徑工件的裝卡其難度是

    可想而知的。

    首先設計時要考慮的因素為:

    1)卡具的剛度

    2)卡具的自振頻率,應大于激振器的頻率范圍

    3)卡具的裝卡難度

    其次,設計系列化:

    大型軸類件其軸徑變化比較大,如果每一尺寸都設計專用夾具,其成本及造價就太高了,為此在設計卡具時,將其設計為三種

    通用規格。

    即:a、φ600~φ800

    b、φ800~φ1000

    c、φ1000~φ1200

    下面以φ800~φ1000的卡具為例說明這一問題,800~1000的卡具形式見圖1。

    裝卡特點:

    裝卡的接觸面為四點,激振器把合位置在的45平面上,裝卡時先將卡具掛在軸徑上,轉45使激振器與地面平行后,把合卡具,

    在軸徑下限時用短螺栓把合,在軸徑上限時用加長螺栓、卡具卡緊后即可進行振動了。經我們的實際應用發現,該卡具的主要

    技術指標均符合設計要求,但在卡緊程度上略有不足,主要原因是卡具把合,每側用兩個螺栓,這樣就出現了把合不勻的現象,

    一般在振動20min左右,需把合一次螺栓,盡管存有不足,我們還是解決了大型軸類工件的裝卡問題。


    2.一般類型的軸類工件的裝卡

    一般軸類工件如活塞桿、拉桿、齒輪軸、小軋輥等,其軸徑在:15一500之間,對這一類軸類工件,采用的是平板加ⅴ型拉桿

    的裝卡方式。

    下面以活塞桿的專用夾具為例進行介紹:

    活塞桿直徑290,長度8000。

    卡具的結構形式見圖2。圖2是活塞桿的專用卡具,這種卡具雖然有時兩點接觸,但U型拉桿是兩組,所以在把合時互不干涉,

    加之在設計時將L值取得比較大一般在400左右,使得裝卡時卡具的受力狀態比較好,增加了把合牢度,裝卡時的受力狀態見

    圖3。卡具的設計上考慮了不同軸徑的通用性,將平板的把合孔銑成圓鍵型,以適應不同寬度的U型拉桿,U型拉桿我們主要

    用M30的雙頭螺栓熱彎成型,一般寬度取整數值,如活塞桿卡具的U型桿寬度適用直徑為的300工件。電機的裝卡采用了通

    孔把合螺栓法,將電機的底孔擴成22,增強把合牢度。


    3.小型軸類工作的卡裝

    小型軸類工件,如絲桿:鏜桿等,這類工件的直徑-般在100左右,其直徑的大小與電機的底板相仿或小一些。

    對于批量件,我們就采用兩件并聯的形式裝卡。

    裝卡的形式見圖4。

    對卡具的要求,一般用δ=20的鑰板做裝卡電機的底板即可,其他用U型壓板窄鋼板等即可,裝卡時至少應有三個以上的裝卡點。

    還要注意兩個細軸中間應留有一定的間隙b,以能放入卡蘭裝卡激振器,用這種方法,我們曾處理了直徑僅為50mm的刀桿。

    單件的裝卡。

    對于單件找不到與其相匹配的工件時,我們就用平板加型拉桿的卡具夾好后,在支撐方式上想辦法。如果直接振動處理會由于裝

    夾卡具和激振器后,使重心偏移,工件出現傾翻現象,另外由于工件比較輕也會因與支撐物間摩擦力不夠而出現串動現象,為此

    必須在支撐方式上想辦法。

    經我們的探索找出了一種比較實用的支撐方法,支撐方法見圖5。

    此種支撐方式加大了支撐力臂,增加了穩定性,經實際使用表明,并不影響振動效果。


    4.超小型和固有頻率高的小型工件的裝卡

    對于這一類工作,一般都是采用振動臺振動處理的方法,如我們在振動結晶器銅板時,就用的一個大鋼板做振動臺,將結晶器銅

    板按大鋼板的振型情況,一次把合數件來振動的。

    5.大型工作的裝卡

    這一類工件比較復雜,種類各種各樣,對能允許焊接的工件,就采用焊接輔助工藝支架的辦法,來把合激振器。個象大齒圈、鏡

    板等類工作,由于輪緣比較厚,一般在400左右。我們就用鋼板割焊成臨時卡蘭,使用效果也比較理想。


    (二)特殊工件的振動處理

    幾年來在我們振動時效工藝的實踐中,遇到了一些比較特殊的工件和特殊的環境,在此我們把處理的方法予以介紹。


    1.工件的共振頻率多,高頻時過載的現象。

    大鐘拉桿直徑120,長15米,重1.3T,材質15,這樣的工件如果按1/9L法支撐,由于工件的剛度低中間撓度過大,致使無法振

    動,于是我們采用了一端1/9L法支撐,激振器把合在另一側的端部配重法,解決了撓度過大的問題。

    在振動過程中,我們采用86A激振設備掃頻時發現,即使將激振器檔的檔位調到最低,高頻時仍出現過載現象,致使畫不出G(n)

    線,為此我們在使用設備時,利用設備的特點,巧妙地解決了這一問題,具體做法是:

    1)先畫一條G(n)曲線,找出過載頻率,并找出相鄰振型的頻率值如:七階振型其頻率約7500rpm,八階振型約9200rpm八階振

    型的頻率過載頻率。

    2)正式畫G(n)曲線,讓電機升速超過七階振型,升速約至9000rpm時,停止升速,這時再降速。當設備記數達到額定值時,設

    備就自動停機了。這樣G(n)曲線除了八階振型外,其余的就全部做好了。如果所用的設備是微機掃頻儀連振動設備的,可采用振

    動設備停機的方法。


    2.剛度低的薄板類工件

    我廠生產的1900板坯連鑄機中的一種工藝模板,尺寸為20×200×5000,中間還有許多方孔,如果單件振動容易使模板變形,

    尺寸超差,為此我們采用了四件疊在一起的辦法解決了這一問題,經振后檢查工件的尺寸沒有超差,符合精加工的要求。


    3.工件的共振頻率超出設備應用范圍的工件處理

    我們在處理半齒輪軸時(重2噸)發現在儀器范圍內沒有共振峰掃頻曲線隨頻率的增加呈上升趨勢,如果用86A、86B設備,

    都因激振力不夠而達不到時效的目的,于是改用大功率設備,用大檔位在高頻區強迫振動,觀察G(T)曲線和加速度幅值,符合

    動時效的工藝要求。


    4.冬季室外處理的工件

    去年冬季我們在處理一鉆井平臺時,由于工件太大無法運至廠房內,只能在室外處理,而工件附近距離休息室又較遠(我們雖

    然有50M長的電機連線仍不夠長),設備放在室外就不能工作。在這種情況下,我們把汽車開到現場,利用車內的暖風機使設

    備正常工作,順利地完成該件的振動處理任務。


    (三)工藝流程

    針對我廠的工件特點,在工件時效前先進行分析研究,找出工件的共性,用類比法選擇裝卡、支撐激振方法振動時效工藝實施

    過程如下:

    1.初定方案

    根據圖紙、實物及工藝文件,初步判斷工件能否起振,應選用什么類型的激振設備,采用哪一種裝卡方式。

    2.特殊裝卡具的制做

    對于需專用卡具的,其卡具設計力求簡單,除所用的卡具以后還可用于其它工件外,一般應盡量減少機械加工工作量,這樣便

    可加速工藝的實施。

    3.做好振前的工藝記錄。

    現在我廠已實行了振動時效工藝雙卡制,振前需將產品的令號、名稱、材質、結構等登記入卡,并對批量件進行編號。

    4.工藝的實施

    目前我廠振動時效的工件其振動時間均大于40min,至少分兩次振動處理,其中一次不畫G)G()曲線,但將振動參數詳細記錄,

    對于多頻工件,以低頻為主,高須為輔。

    5.工藝卡的編制

    當工件時效完畢后,需填寫《振動時效工藝卡》,附G(n)G(T)曲線交用戶,工藝實施記錄卡》和《振動時效工藝卡》的復

    印件一并存檔備查。


    四、設計研究

    我們在振動處理過程中,遇到的多數工件都是在我們工藝實施中新出現的工件,這就給振動時效工藝的實施帶來了不便,一

    般情況我們主要采用類比法,對于特殊和工期不緊的工件,我們是邊處理邊研究,在實踐中取得技術資料。

    如我們在時效導軌時就進行了動應力與振型關系,加速度幅值與振型的關系的研究,取得極有價值的科學數據。

    在振動板時,我們又進行了動應力測試和振前振后的殘余應力檢測。對振前、振后的殘余應力狀態進行了量的分析。

    在進行大鐘拉桿這類細長軸類工件的振動時,對支撐方式的選擇進行了試驗,使得其選擇的支撐方式使工件的下撓最小的結果。

    在振動某一工件時,我們對卡具的自激頻率進行了監測,分辯出工件的真實振動情況。

    在最近剛剛完成的黑龍江化工廠儲堿罐的振動過程中,對7000rpm以下的振型進行了觀察記錄。對正確實施振動,減少不必

    要的重復做了一定的工作。

    通過上述幾個實例,可以看出振動時效工藝的研究工作,是一項細致耐久的工作,只要條件許可就應當抓住時機,如果總希望

    能找出一種可供全面研究的特殊工件是不容易的,雖說我們的研究工作是長期的,但將這些材料加以總結歸納,對我們的工作

    有益處的。


    縱觀幾年來我廠振動時效工藝的實施情況,雖說經歷了興衰,但現在已展現出了美好的前景,全國第一家專業振動時效(工藝

    處理)廠已在我廠成立起來了,隨著新技術的不斷開發和能源戰略的發展,振動時效工藝必定會在我廠全面展開,振動時效這

    束艷麗的鮮花也必將在全國開放,結出碩果。



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