水輪機底環(huán)、頂蓋采用振動時效消除應力

某水電站水輪機底環(huán)、頂蓋主體均采用Q235鋼板阻焊而成，工件焊后都會進行回火處理，然后堆焊E309抗磨層，并進行粗加工；然而粗加工和抗磨層堆焊過程產生的殘余應力，會嚴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力。

而常用的消除應力方法有熱時效和振動時效，由于構件主材和抗磨層材質不同，熱膨脹也不同，導致熱時效的溫度較難把握，加之熱時效引起的工件變形會給工件的加工尺寸帶來不利，因此不適合采用熱時效的方法進行消應力。經研究決定采用振動時效工藝對工件進行消除應力處理。

水輪機底環(huán)振動時效消除應力

水輪機底環(huán)重量為7000kg，具體步驟如下；

1. 準備，采用JH-300A振動時效設備。根據(jù)底環(huán)結構特點，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?shù)奈恢梅胖檬罢衿鳌?/span>

2. 時效處理，根據(jù)工件的質量和結構特點選擇30%的激振器偏心號數(shù)進行試振，找出工件的共振頻率（7560r/min），然后根據(jù)試振情況，選擇40%的激振偏心號數(shù)和接近工件共振頻率的時效頻率（7470r/min），對工件進行10min的時效處理，記錄并打印工件的振動時效參數(shù)為：處理時間ΣT=10min；振前加速度a=82.1m/s²；振前共振轉速n=7560r/min；振后加速度a’=51.8m/s²；振后共振轉速n’=7546r/min。

3. 時效結果，從工件時效處理前后的參數(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。

水輪機頂蓋振動時效消除應力

水輪機頂蓋重量為12460kg，具體步驟如下；

1. 準備，采用JH-300A振動時效設備。根據(jù)水輪機頂蓋的結構特點，對稱布置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?shù)奈恢梅胖檬罢衿鳌?/span>

2. 時效處理，首先根據(jù)水輪機頂蓋的重量和結構特點，選擇60%的激振器偏心號數(shù)進行試振，找出工件的共振頻率（9560r/min）；然后根據(jù)試振情況，選擇60%的激振器偏心號數(shù)和接近工件共振頻率的時效頻率（9500r/min），對工件進行20min的時效處理，并記錄打印頂蓋振動時效參數(shù)為：處理時間ΣT=20min；振前加速度a=62.2m/s²；振前共振轉速n=9560r/min；振后加速度a’=56.7m/s²；振后共振轉速n’=9550r/min。

3. 結果分析，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。

振動時效效果分析

從以上兩工件時效前后的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《焊接構件振動時效工藝參數(shù)選擇與技術要求》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判要求，判定兩工件通過振動時效均取得了較好的消除應力效果。

試驗證明振動時效工藝可用于降低水輪機底環(huán)、頂蓋的加工殘余應力，對保證工件加工尺寸的穩(wěn)定性有較大作用。