振動(dòng)時(shí)效在風(fēng)機(jī)制造中的應(yīng)用

1、振動(dòng)時(shí)效在風(fēng)機(jī)制造中的應(yīng)用振動(dòng)時(shí)效在風(fēng)機(jī)制造中的應(yīng)用ApplicationofVibratoryStressReliefMethodinCompressor,BlowerandFanManufacture范驍龍陜西鼓風(fēng)機(jī)(集團(tuán))有限公司【摘要】介紹了一項(xiàng)高效、節(jié)能、環(huán)保型技術(shù)振力,即殘余應(yīng)力。在冷加工時(shí),由于工件受到裝夾應(yīng)力和切削應(yīng)力的作用,使得工件加工表面部分發(fā)生應(yīng)變,部分應(yīng)力釋放,產(chǎn)生新的內(nèi)應(yīng)力分布,造成新的殘余應(yīng)力。在宏觀狀態(tài)下,工件的外形尺寸會(huì)發(fā)生微量變化,這表現(xiàn)工件精加工尺寸超差,從而影響了產(chǎn)品的制造質(zhì)量。同時(shí),由于殘余應(yīng)力的存在,會(huì)使工件在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)生蠕變;加劇應(yīng)力腐蝕,降低工件

2、的疲勞極限,從而影響工件的使用壽命,因此在鼓壓風(fēng)機(jī)生產(chǎn)制造過(guò)程中必須盡可能地降低工件殘余應(yīng)力。振動(dòng)時(shí)效又是如何消除工件中殘余應(yīng)力的呢?目前,對(duì)振動(dòng)時(shí)效原理達(dá)成一致的觀點(diǎn)就是把工件用橡膠墊支起,將振動(dòng)時(shí)效裝置固定在工件上,在可控制狀態(tài)下,激振器在工件的幾個(gè)共振頻率處振動(dòng),并持續(xù)一段時(shí)間,對(duì)工件施以激振應(yīng)力動(dòng)。激振應(yīng)力動(dòng)是一種交變應(yīng)力,在某一時(shí)刻工件內(nèi)應(yīng)力集中的某一局域,激振應(yīng)力動(dòng)與殘余應(yīng)力殘的疊加應(yīng)力將會(huì)大于材料的屈服極限,使得被處理點(diǎn)出現(xiàn)局部微觀的塑性應(yīng)變。由于應(yīng)變的釋放使殘余應(yīng)力得以下降,即當(dāng)動(dòng)+殘>s時(shí),則殘余應(yīng)力被部分消除。當(dāng)動(dòng)+殘s時(shí),則殘余應(yīng)力將不再變化。在工序間,對(duì)工件進(jìn)行的

3、振動(dòng)時(shí)效處理,使工件內(nèi)的殘余應(yīng)力部分得到了消除和調(diào)整。三、振動(dòng)時(shí)效工藝在風(fēng)機(jī)產(chǎn)品中的應(yīng)用在振動(dòng)時(shí)效處理工藝中,首先要考察工件的結(jié)構(gòu)剛性,初步分析工件可能出現(xiàn)的振動(dòng)波形,以確定工件橡膠墊的支撐位置及激振點(diǎn)等工藝參數(shù)。其次要根據(jù)工件的重量、材質(zhì)及工件應(yīng)力來(lái)動(dòng)時(shí)效(VSR)的基本機(jī)理,列舉了振動(dòng)時(shí)效(VSR)在軸流壓縮機(jī)鑄造機(jī)殼、壓縮機(jī)焊接聯(lián)合底座和鼓風(fēng)機(jī)葉輪制造過(guò)程中的應(yīng)用,并對(duì)該技術(shù)應(yīng)用一年的經(jīng)濟(jì)效益狀況做了分析比較。關(guān)鍵詞:鑄件振動(dòng)時(shí)效應(yīng)用Abstract:BasicprincipleofVSR,aefficient,ener-gy_savingandenvironmentalprotecti

4、vetechniqueisintroduced,listingapplicationsofVSRinmanufac-tureofaxialcompressorcastcasing,compressorweldingcommonplateandblowerimpeller,ande-conomicprofitinapplyingthistechniqueinoneyearisanalyzedandcompared.Keywords:CastVSRApplication一、前言與常規(guī)熱時(shí)效工藝技術(shù)相比,振動(dòng)時(shí)效工藝技術(shù)以其設(shè)備成本低、便于操作、不受場(chǎng)地限制、時(shí)效時(shí)間短、耗能少、污染少等優(yōu)點(diǎn),受到國(guó)

5、內(nèi)外機(jī)械制造業(yè)的廣泛重視。我公司經(jīng)過(guò)多年的調(diào)研、試驗(yàn)和驗(yàn)證,終于完成了振動(dòng)時(shí)效技術(shù)在大型軸流壓縮機(jī)機(jī)殼(鑄件)、TRT機(jī)殼(鑄件)、離心壓縮機(jī)機(jī)殼(鑄件)、軸流壓縮機(jī)底座(焊接件)、離心壓縮機(jī)底座(焊接件)、燒結(jié)類離心鼓風(fēng)機(jī)葉輪(焊接件)等產(chǎn)品消應(yīng)力中的應(yīng)用?，F(xiàn)已持續(xù)穩(wěn)定地應(yīng)用在風(fēng)機(jī)產(chǎn)品制造中,滿足了產(chǎn)品的制造質(zhì)量要求,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。二、振動(dòng)時(shí)效的基本機(jī)理熱加工結(jié)束后,工件會(huì)存在相互平衡的內(nèi)應(yīng)2001年2月24日收到西安市710611新技術(shù)新產(chǎn)品風(fēng)機(jī)技術(shù)2001年第4期選擇激振應(yīng)力動(dòng),以用于提高疲勞壽命的振動(dòng)時(shí)效。激振應(yīng)力動(dòng)的選取原則是動(dòng)+殘>s,且動(dòng)-1(疲勞極限)。在實(shí)際應(yīng)用

6、中往往按下式取動(dòng):動(dòng)=(1/22/3)工作。這里工作是指工件在實(shí)際工作中承受的工作載荷應(yīng)力。振動(dòng)時(shí)效處理后,由于消除了工件內(nèi)部分殘余應(yīng)力,引起了工件處理前后振幅一頻率(時(shí)間)曲線的變化。振動(dòng)時(shí)效后工件的振幅頻率(時(shí)間)曲線左移,峰值升高,峰形變窄,此后再進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效殘余應(yīng)力將不再變化,振幅頻率(時(shí)間)曲線亦不再變化,見(jiàn)圖1。因此,用振幅頻率(時(shí)間)特征曲線來(lái)作為檢測(cè)振動(dòng)時(shí)效處理效果的檢驗(yàn)依據(jù)。振幅頻率(時(shí)間)特征曲線監(jiān)測(cè)法是國(guó)內(nèi)外普遍采用的較為成熟的振動(dòng)時(shí)效工件殘余應(yīng)力的測(cè)試方法。圖2機(jī)殼振動(dòng)時(shí)效裝置裝卡示意圖圖3機(jī)殼振動(dòng)時(shí)效裝置裝卡示意圖圖1幅頻特征曲線兩次掃描示意圖尺寸精度、安裝精度滿足了

7、設(shè)計(jì)要求,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。(2)在壓縮機(jī)的焊接底座上的應(yīng)用。產(chǎn)品名稱:壓縮機(jī)組聯(lián)合底座材質(zhì):Q235-A,重量:8951kg外形尺寸:9520×3030×1325時(shí)機(jī):焊接過(guò)程中和焊接完成后激振設(shè)備型號(hào):ZSK-06B型支撐:橡膠墊四點(diǎn)支撐激振器的裝卡、拾振器的位置及支撐位置見(jiàn)圖4。偏心擋位:20%掃描頻率:Ngm=3843r/min激振頻率:Nt=3773r/min加速度:G=49.4m/s2時(shí)間:15min,手動(dòng)控制處理振后掃描頻率:Ngm=3812r/min實(shí)踐表明,焊接過(guò)程中的振動(dòng)時(shí)效和焊接后的振動(dòng)時(shí)效,減少了焊接應(yīng)力產(chǎn)生的變形,保證了底座各加工面尺寸精度滿足

8、設(shè)計(jì)要求,取得了較風(fēng)機(jī)中幾種典型應(yīng)用情況簡(jiǎn)介:(1)在軸流壓縮機(jī)、TRT裝置和離心壓縮機(jī)鑄造機(jī)殼上的應(yīng)用。產(chǎn)品名稱:AV45-17軸流壓縮機(jī)機(jī)殼材質(zhì):HT250,重量:9513kg外形尺寸:4554×2430×1100時(shí)機(jī):半精加工前激振設(shè)備型號(hào):ZSK-06B型支撐:橡膠墊四點(diǎn)支撐激振器的裝卡、拾振器的位置及支撐位置見(jiàn)圖2、圖3。偏心擋位:26%掃描頻率:Ngm=6159r/min激振頻率:Nt=6077r/min加速度:G=17.221.2m/s2時(shí)間:30min,手動(dòng)控制處理振后掃描頻率:Ngm=6047r/min實(shí)踐表明,振動(dòng)時(shí)效處理后的機(jī)殼各加工面振動(dòng)時(shí)效在風(fēng)機(jī)制

9、造中的應(yīng)用相組織和表面成分未發(fā)生變化,同時(shí),降低了葉輪的應(yīng)力水平,提高了葉輪疲勞壽命。振動(dòng)時(shí)效處理后的葉輪滿足了設(shè)計(jì)要求,提高了葉輪運(yùn)行可靠性,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。四、振動(dòng)時(shí)效應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益分析振動(dòng)時(shí)效由于其設(shè)備價(jià)格低(與熱時(shí)效爐比),設(shè)備易于搬運(yùn),可在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行時(shí)效處理,操作簡(jiǎn)便。因此,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。以每年平均振動(dòng)時(shí)效處理鑄件約700噸,焊接件約50件為基數(shù),來(lái)計(jì)算比較振動(dòng)時(shí)效與熱時(shí)效經(jīng)濟(jì)效益,振動(dòng)時(shí)效的費(fèi)用僅為熱時(shí)效費(fèi)用的2.8%(見(jiàn)表1)。與熱時(shí)效相比,振動(dòng)時(shí)效基本上沒(méi)有改變材料的常規(guī)機(jī)械性能;經(jīng)振動(dòng)時(shí)效處理的材料斷裂韌性J1c值比未經(jīng)任何處理的要高;經(jīng)振動(dòng)時(shí)效處理的構(gòu)件疲勞壽

10、命的平均值比未處理件疲勞壽命的平均值約提高25.3%。說(shuō)明振動(dòng)時(shí)效可以用來(lái)提高焊接構(gòu)件接頭的疲勞壽命。對(duì)于高合金成份的材料,進(jìn)行熱時(shí)效消應(yīng)力處理仍具有其優(yōu)點(diǎn),熱時(shí)效可促進(jìn)材料金相組織的更進(jìn)一步均勻化,提高材料金相組織的穩(wěn)定性,避免材料蠕變大有好處;熱時(shí)效也可促進(jìn)材料氫的擴(kuò)散,避免材料氫脆發(fā)生;同時(shí),對(duì)于結(jié)構(gòu)剛性較小振動(dòng)時(shí)效無(wú)法進(jìn)行的工件,熱時(shí)效仍具有無(wú)法替代的特點(diǎn)。表1振動(dòng)時(shí)效與熱時(shí)效經(jīng)濟(jì)效益比較振動(dòng)時(shí)效設(shè)備價(jià)格約7萬(wàn)元/套工件運(yùn)輸不需要運(yùn)輸費(fèi)用0時(shí)效處理時(shí)間0.51.5小時(shí)/次工時(shí)費(fèi)用43.75131.25元/年熱時(shí)效約40萬(wàn)元/臺(tái)需要約2萬(wàn)元/年810小時(shí)/次7002100元/年約25萬(wàn)元/年約12.5萬(wàn)元/年約39.71萬(wàn)元/年圖4底座振動(dòng)時(shí)效裝置裝卡示意圖好的經(jīng)濟(jì)效益。(3)在大型離心鼓風(fēng)機(jī)葉輪上的應(yīng)用。產(chǎn)品名稱:SJ8000離心鼓風(fēng)機(jī)葉輪材質(zhì):15MnV,重量:3334kg外形尺寸:2530×746時(shí)機(jī):焊接完成后激振設(shè)備型號(hào):HB-93型支撐:橡膠墊三點(diǎn)支撐激振器的裝卡、拾振器的位置及支撐位置見(jiàn)圖5。圖5葉輪盤類振動(dòng)時(shí)效裝置裝卡示意圖鑄件消應(yīng)力費(fèi)用約0.75萬(wàn)元/年偏心擋位:30%掃描頻率:Ngm=3774r/min激振頻率:Nt=3732r/min加速度:G