新研制的超導(dǎo)電機(jī)中，其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特殊，為內(nèi)、外雙層疊套的密閉容腔式轉(zhuǎn)子。其外轉(zhuǎn)子是外徑Φ572mm、長1700mm、厚7mm的1Cr18Ni9Ti不銹鋼圓筒。其內(nèi)轉(zhuǎn)子在軸向由2個(gè)1Cr18Ni9Ti不銹鋼端軸、軸向冷縮補(bǔ)償裝置、2個(gè)力矩管、液氖容器等多端不同材料的零部件組合、螺栓拼裝而成；而在液氖容器上又裝有超導(dǎo)磁極。其中，氣隙管與液氖容器焊后在內(nèi)轉(zhuǎn)子內(nèi)部形成一個(gè)密閉的液氖蒸發(fā)、回收環(huán)節(jié)。內(nèi)轉(zhuǎn)子套裝外轉(zhuǎn)子形成整體轉(zhuǎn)子后，需將內(nèi)、外轉(zhuǎn)子兩端法蘭接口焊接，以在內(nèi)、外轉(zhuǎn)子之間形成另一個(gè)密閉空間。內(nèi)、外轉(zhuǎn)子兩端的焊接采用鎢極氬弧焊，Φ2mm焊絲H1Cr18Ni9Ti，用500A鎢極氬弧焊機(jī)施焊。整個(gè)轉(zhuǎn)子焊接在豎立狀態(tài)下進(jìn)行。

裝配成型后，整個(gè)轉(zhuǎn)子總長為2436mm，轉(zhuǎn)子兩端軸承檔的同軸度高達(dá)Φ0.02mm。內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子焊接后，再對其外轉(zhuǎn)子的外圓進(jìn)行精車，以保證電機(jī)總裝后，轉(zhuǎn)子外徑與定子內(nèi)徑的氣隙均勻；同時(shí)對內(nèi)轉(zhuǎn)子兩端的軸承位進(jìn)行精車，以保證焊接后的整個(gè)轉(zhuǎn)子的同軸度。

整個(gè)轉(zhuǎn)子在焊后、車前，需對其焊縫進(jìn)行焊接應(yīng)力消除，以減免因焊接應(yīng)力殘存而造成的整個(gè)轉(zhuǎn)子焊后精車變形，嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)子的同軸度，以致電機(jī)總裝后無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

常規(guī)的焊接應(yīng)力消除方法有3種，自然時(shí)效、振動(dòng)時(shí)效、熱時(shí)效。經(jīng)分析，因該電機(jī)的試制工期極短，所以無法采用長時(shí)間的自然時(shí)效進(jìn)行焊接應(yīng)力消除；轉(zhuǎn)子已裝配，且結(jié)構(gòu)特殊、軸向由多段組裝而成，內(nèi)部各段采用螺栓、螺母連接。同時(shí)轉(zhuǎn)子內(nèi)部的超導(dǎo)磁極也不能承受如此大的振動(dòng)。即整個(gè)轉(zhuǎn)子裝配、焊接后若采用振動(dòng)時(shí)效去應(yīng)力，將使整個(gè)轉(zhuǎn)子失效，所以不可行；常規(guī)的熱時(shí)效加熱工件退火以消除應(yīng)力的辦法，因加熱的高溫將對內(nèi)轉(zhuǎn)子上已裝配的超導(dǎo)磁極產(chǎn)生破壞，也不可行。因此，以上3種常規(guī)焊接應(yīng)力消除方法，對該特殊結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子均不能使用。而若轉(zhuǎn)子的焊接應(yīng)力無法消除，將直接影響到下工序轉(zhuǎn)子精車后因焊接應(yīng)力釋放而變形。*終廠家選擇采用超聲沖擊消除焊接應(yīng)力。

焊接應(yīng)力消除方法

采用JH-Q50超聲波沖擊消除應(yīng)力設(shè)備，設(shè)備由控制器、沖擊搶、連接電纜三部分組成。具體操作是采用超聲沖擊消除應(yīng)力設(shè)備的沖擊頭直接對轉(zhuǎn)子兩端的焊縫焊趾進(jìn)行高頻沖擊。

通過對比超導(dǎo)電機(jī)轉(zhuǎn)子在超聲沖擊處理前、后焊接殘余應(yīng)力數(shù)值，了解超聲沖擊處理對焊縫表面應(yīng)力消除的效果，并為下工序轉(zhuǎn)子的精車工藝提供依據(jù)。

采用盲孔法對超聲去應(yīng)力前后的效果進(jìn)行檢測，儀器采用JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀，JHZK打孔裝置。測點(diǎn)布置為：超導(dǎo)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩端端部的環(huán)形角焊縫熔合線附近。

超聲波沖擊處理前、后殘余應(yīng)力值

通過焊接殘余應(yīng)力檢測數(shù)據(jù)對比可知，經(jīng)超聲沖擊處理后各點(diǎn)的殘余應(yīng)力均有明顯下降。由于該超導(dǎo)電機(jī)的內(nèi)、外轉(zhuǎn)子之間的焊縫有密封要求，故不允許在焊縫上鉆孔，所以只得將應(yīng)變片緊貼熔合線布置。盡管孔鉆在與熔合線相連的熱影響區(qū)處，仍然可以看出，焊縫和熔合線處消除應(yīng)力的結(jié)果是令人滿意的。

目前該超導(dǎo)電機(jī)已進(jìn)行了總裝和測試，在常溫、低溫、超低溫等狀態(tài)下電機(jī)的電氣、機(jī)械性能均完全合格。由此也確認(rèn)；采用超聲沖擊法對該特殊結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)轉(zhuǎn)子焊接后去應(yīng)力，是完全滿足電機(jī)電氣機(jī)械性能。