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频谱谐波振动时效设备消除焊接应力效果同热时效等对比

更新时间:2021/5/29  点击数:78


与自然时效、热时效及亚共振时效3种方法相比,频谱谐波振动时效具有明显的优点,他能使构件的机械性能显著提升,而且使用方便,耗能低,耗时短,具有很强的适用性。下面以在旋挖钻机的回转平台的应用介绍频谱谐波振动时效的技术优势。

图所示工件为旋挖钻机的回转平台,该工件长6米,宽2米,高1米,质量6吨。板材大部分为20mm厚度的钢板,回转支撑座圈直径达2米的环形钢板,周围焊接加强筋板。焊缝大部分采用20mm的V形焊缝且集中在环形钢板周围焊接加强筋板。焊缝大部分采用20mm的V形焊缝且集中在环形钢板及平台下部。因此,防止回转支撑座圈挠曲变形及两侧主板横向收缩变形是该工件制造过程中的关键问题。在不进行时效处理的情况下,两侧主板横向收缩变形及回转支撑座圈挠曲变形达到6mm。
以往的做法是增加座圈的加工余量来保证尺寸精度。为解决回转平台的焊接变形,决定采用时效设备来消除工件的残余应力,以满足工件尺寸精度和稳定性要求。采用对比法实验,对该回转平台采用频谱谐波振动时效消除应力、亚共振时效消除应力和不进行时效处理3种方法进行对比实验,并对实际变形量进行检测,并对数据进行分析,从而评价频谱谐波时效设备消除应力的实际效果。

首先使用4个橡胶减振垫将工件平稳的支撑起来,然后利用弓形夹将激振器牢固的装夹到工件上,链接好设备各线。通过几次频谱分析,使用HK2010操作系统,进行傅里叶计算和频谱分析,获得了5组较好的谐振频率:93Hz、87Hz、76Hz、66Hz、54Hz进行时效处理,即一次时效周期谐振5次,针对工件内部5中方向和大小的残余应力进行处理,复合WJ2696-2008行业标准要求。
不进行时效处理时的变形情况
工艺路线:组焊-焊接-打磨去渣,去除拉筋-机械加工-焊接边框-涂装-装配。机械加工前测量回转支撑座圈平面度误差参数如下图2所示,焊接后再次测量的平面度误差如图3所示。

 

通过工艺实验发现,回转平台在机械加工前由于焊接残余应力的存在,4块主板收缩6mm。回转支撑座圈挠曲变形达6mm。回转支撑座圈加工完毕后放置48-72小时焊接边框,再次测量其平面度误差达到1.3mm,为满足装配要求,需要增加铣削回转支撑座圈的工序,来消除其平面度误差。

2.2进行亚共振的振动时效处理变形情况
工艺路线:组焊-焊接-亚共振时效处理-打磨去渣-,去除拉筋-机械加工-焊接边框-涂装-装配,机械加工前测量回转支撑座圈平面度误差数据如图4所示,焊接边框后再次测量的平面度误差参见图5。

 


通过共振时效处理,回转平台支撑最座圈在机械加工前由于存在焊接残余应力,4块主板收缩2mm。回转支撑座圈挠曲变形达到4mm。回转支撑座圈加工完毕后放置48-72小时焊接边框,再次测量其平面度误差达到0.8mm,可见亚共振时效处理仍然不能完全消除应力,但起到明显的改善作用,仍需要进行后续的机械加工消除平面度误差。

2.3进行频谱谐波振动时效处理变形的情况
工艺路线:组焊-焊接-频谱谐波振动时效处理-打磨去渣 去除拉筋-机械加工-焊接边框-涂装-装配。机械加工前测量回转支撑座圈平面度误差数据如图6所示,焊接边框后再次进行测量的平面度误差参数如图7。


通过频谱谐波振动时效公益发现,焊接应力消除水平较高,转台在机械加工前。4快主板基本没有收缩变形,回转支撑轴承座圈挠曲变形只有2.9mm。回转支撑轴承放置48-72小时之后焊接边框,再次测量其平面度误差0.5mm以内,完全满足装配要求不需要在进行机械加工,可以提高生产效率。

频谱谐波振动时效是一种无污染、低能耗、的绿色工艺,不但能节能减排还能降低生产成本,最提高装备品质提高生产效率具有很大的价值。

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