某水電站水輪機(jī)底環(huán)、頂蓋主體均采用Q235鋼板阻焊而成，工件焊后都會(huì)進(jìn)行回火處理，然后堆焊E309抗磨層，并進(jìn)行粗加工；然而粗加工和抗磨層堆焊過(guò)程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，會(huì)嚴(yán)重影響工件精加工尺寸的穩(wěn)定性，所以必須在精加工前消除應(yīng)力。
而常用的消除應(yīng)力方法有熱時(shí)效和振動(dòng)時(shí)效，由于構(gòu)件主材和抗磨層材質(zhì)不同，熱膨脹也不同，導(dǎo)致熱時(shí)效的溫度較難把握，加之熱時(shí)效引起的工件變形會(huì)給工件的加工尺寸帶來(lái)不利，因此不適合采用熱時(shí)效的方法進(jìn)行消應(yīng)力。經(jīng)研究決定采用振動(dòng)時(shí)效工藝對(duì)工件進(jìn)行消除應(yīng)力處理。
水輪機(jī)底環(huán)振動(dòng)時(shí)效消除應(yīng)力
水輪機(jī)底環(huán)重量為7000kg，具體步驟如下；
1. 準(zhǔn)備，采用JH-300A振動(dòng)時(shí)效設(shè)備。根據(jù)底環(huán)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，均距布置3塊橡膠墊作為工件支撐，激振器固定在兩支撐中間，并在適當(dāng)?shù)奈恢梅胖檬罢衿鳌?/span>
2. 時(shí)效處理，根據(jù)工件的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇30%的激振器偏心號(hào)數(shù)進(jìn)行試振，找出工件的共振頻率（7560r/min），然后根據(jù)試振情況，選擇40%的激振偏心號(hào)數(shù)和接近工件共振頻率的時(shí)效頻率（7470r/min），對(duì)工件進(jìn)行10min的時(shí)效處理，記錄并打印工件的振動(dòng)時(shí)效參數(shù)為：處理時(shí)間ΣT=10min；振前加速度a=82.1m/s2；振前共振轉(zhuǎn)速n=7560r/min；振后加速度a’=51.8m/s2；振后共振轉(zhuǎn)速n’=7546r/min。
3. 時(shí)效結(jié)果，從工件時(shí)效處理前后的參數(shù)和峰值掃描曲線可以看出，共振峰值發(fā)生了明顯變化。振后a-n曲線振后共振峰值較振前降低了30.3m/s2，并左移了14r/min。
水輪機(jī)頂蓋振動(dòng)時(shí)效消除應(yīng)力
水輪機(jī)頂蓋重量為12460kg，具體步驟如下；
1. 準(zhǔn)備，采用JH-300A振動(dòng)時(shí)效設(shè)備。根據(jù)水輪機(jī)頂蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)稱布置2塊橡膠墊作為工件支撐，激振器固定在兩支撐中間，并在適當(dāng)?shù)奈恢梅胖檬罢衿鳌?/span>
2. 時(shí)效處理，首先根據(jù)水輪機(jī)頂蓋的重量和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇60%的激振器偏心號(hào)數(shù)進(jìn)行試振，找出工件的共振頻率（9560r/min）；然后根據(jù)試振情況，選擇60%的激振器偏心號(hào)數(shù)和接近工件共振頻率的時(shí)效頻率（9500r/min），對(duì)工件進(jìn)行20min的時(shí)效處理，并記錄打印頂蓋振動(dòng)時(shí)效參數(shù)為：處理時(shí)間ΣT=20min；振前加速度a=62.2m/s2；振前共振轉(zhuǎn)速n=9560r/min；振后加速度a’=56.7m/s2；振后共振轉(zhuǎn)速n’=9550r/min。
3. 結(jié)果分析，從a-t、a-n曲線圖可以看出共振峰值發(fā)生了明顯變化，振后a-n曲線振后共振峰值較振前降低了5.5m/s2，并左移了10r/min。
振動(dòng)時(shí)效效果分析
從以上兩工件時(shí)效前后的a-t和a-n曲線可以看出，其a-n曲線共振峰值都有明顯變化，符合GB/T 25713-2010《焊接構(gòu)件振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)選擇與技術(shù)要求》6.1條中a-n曲線振后共振峰值發(fā)生單向特征或組合特征變化的評(píng)判要求，判定兩工件通過(guò)振動(dòng)時(shí)效均取得了較好的消除應(yīng)力效果。
試驗(yàn)證明振動(dòng)時(shí)效工藝可用于降低水輪機(jī)底環(huán)、頂蓋的加工殘余應(yīng)力，對(duì)保證工件加工尺寸的穩(wěn)定性有較大作用。
