振动时效技术在石油机械制造中的应用

经验借鉴　振动时效技术在冶金机械上的应用　杨华ｔ．林庆强－．粱国昌－．吕海军。．彭波　．杨胜锋　广西柳州钢　集匿１公司机制公司，广西柳　５４５００２　２南宁市ｉ申些振动时效技术研究　．南宁５３０００３　摘要：文中以柳钢机制公司采用振动时效技术为例，介绍了振动时效接术在冶金机械上的应用．包括其技术、设备、工　艺过程、工艺效果、工艺管理和经济效益，以期为振动时效技术在我国冶金机械上的推广应用起到抛砖引玉的目的。　关键词：冶金机械：振动时效：残余应力．工艺管理经济效益　中囤分类号：ＴＧ１５６．９２　文献标识码：Ｂ　文章编号：＂［００２—２３３３ｆ２００６　Ｊ０８—０１２８—０２　１引言　广西柳州俐　ｆＬ　）公司ｆ』【制公｝日主要加『．制作冶　金行业使用的焊接结构件干”各类『ｆｆ垒配套件，每年螭棱　约４０００　ｔ的焊接结构什这类焊接　构件焊接后们仔程　残余应力．而残余心力是　致ｒ件空形或者开裂的厦爱　因素，　此在泄汁卜一　求刘其进行消除残余成力的时敕　处理　几　束柳钢ｆ』【制公・ｄ都星采ＦＨ热时效技术．垣然　也能够迭刮时敞门的．仳妊栈堆很离．每吨需受１０００丸　有．．同时　热时敏曲　温度　便精确控制．刊刚数质　垃世柯彩响，特圳足时Ｊ　大】　Ｔ件，ＩＩｆ　Ｆ热时效妒的　膛　尺寸太小而丸法进行处理　为此．公－订在２００５年阡　引　进振动时敏技术强过一　Ｆ多的生产膻用，取｛　ｒ比较满　意的技水经济敏果　２振动时效技术与设备　２．ｔ振动时效技术　振动时效技水是使用振动时救垃符，对金属ｌ什进　行０．５　ｈ盘仃的弧共掀振动．降低和均化残余应匀．防　应力变形或嚣开裂的革命ｆｌ：ｎ．ｔ妓高新技术．已ｒ泛用于　对铸件和焊接件的时效处理中　振动时效的Ｉ　过程很简便汀先用胶｛盎支撑１‘件．　然后将激振器和洲振器心定在【件Ｊ　．就ｔ叮以ｌｆＦ机进｝ｒ　振动时效处理ｒ　埘ｌ粜使用全自动１　岂．先是振前扫顺搜　寻共振峰，找到共振蜂后．　殳备将　曲优选最佳亚共振点　共振时效０．５　ｈ生　，外门动进行振后　顺和打印州设曲　线作为质榆依槲，冁个时设过程就完成了、　从振动时效１。艺过程分析．往散万次幔共振振动过　程中．ｍ＿件产生ｒ艉走程度的微观　悱变形．而儿变形也　趋稳定　残余应力　经释放．处ｒ　衔状态从振动的动　庖力分析，在搬瑚刚妓时．＿【３＇ｒ－会受到个较大的交变动　膻力作用，这　动成力　ｊ残余心力叠加．达到一定数值　后，在成力集中最严蕈的部位，桃会超过　服极限而产生　塑性变形，从而降低ｒ缓处的残余成力，而后振动叉在填　它应力集　卜较严最的部他产生同样作用，直到不能引起　任何部位的峨悱变形为止．Ｉｌ＝１此．振动时效ｎｌ以将残余应　力集中现象ｉ＇ｉ＇ｆｌ缘．使残余应力处于、　衡状态．从而有效防　１２８　ｊ机械工程师２００６年第８期　止应力变形或扦阡裂　２　２振动时效设备　振动时效设备是成功地Ｊ－　川振动ｌ　Ｊ寸故技术的先决条　件　我们选用的足彩瞬　白神振动刮故设杆，这种设矫ｎｌ　以用敞品霹将振动时效Ｉ　艺数据嗣ｌｌ　栽娃示ｆｎ米．还具　啊垒　动助能，ｎｒ　次性＂ｉｔＩｑ动完成振动时效Ｉ艺　过程．　：倪能确椿振动＿１、ｆ效Ｊ．艺妓　．而Ｈ撰作简　方　便　３振动时效工艺　振动时效］一　屉确保搬动剜设ｌ　岂故果的关键，必　颤按照振动刚故技术　、１　怀准。的露求进｝ｒ调嫠我们　公百＿『妻萤是对尢型【　：进｝Ｔ振动¨ｌｊ故址　，Ｉ：ｆｌ－利Ｉ娄繁　多．振动时故Ｔ艺也不尽卡Ｈｉ司，　以铡铁企业冶炼常用备　件的中间罐悼勾例米Ｉ兑叫振动ＩＩｔ效１　中ｆｎ　Ｊ罐体外形Ｒ－ｆ．托ｘ宽×高＝５８．９７　ｍ．『ｌｘ２２００『ｎｌｌ１×　Ｉ２０１１ｍ　ｒｒ．．重量为２２Ｉ．其焊缝的　角较大．在使用中需要　承霞６０　Ｉ．四嘲备支撵耳轴焊接后，娅求同轴度误差小】：　４ｍｍ．¨＿件各｛ｉ　焊缝均　比较凡的焊接残余成力．必须　进　振动刚散处列陲　件的振动时效１：艺参数选择如　下：使用　个腔　成“Ｉ铺”卞型支撵Ｉ。件．澈振器　定在Ｉ　什的边角处．洲振器放置住远离激拒　的粥一边角处．调　整激抓器的偏心角为３０。．使硎伞自动１．艺，在Ｌ乜机转谜　达到２６０９　ｒ／ｍｉｎ的时候．　现最大¨Ｉ『速崖值为８５Ｉ　的　共振峰．然后设备的汁算机将　动选择、　共振转速为　２５９０　ｒ／ｍｉｎ进行３５ⅢｌＩＩ的时效处Ｊ＝ＩＩｉ，处坪　动进行振　后半Ｉｌ颛　打印ｆｉ　Ｉ艺曲线　１币ＩｌＩ到２分别是ｑ　间罐体振　动时效丁艺布置示意闱和振动时做Ｉ　艺曲线爪意图　４振动时效工艺效果　我仃Ｊ从振动时技前后钱余脑力榆ｆ！＿！ｌＪ、振动时效Ｉ．岂　｝ＩＩｊ线干¨振功时故ｌ件的实际使川｛Ｉ＝【　等片断进　ｒ综合　考察，结果丧Ｈ月振动时效　岂效　良好　振动时效前后践余座力｝奎　为了定旨了解振动时设ｌ‘岂牧粜＋使ｌＨ｛磁删应力倥．　卡龟删　中删罐体焊缝处振动　ｌ娥前后的残余庖力删赶　结粜表明．巾ｌⅥ罐体在振莉处理前．　缝处残余煦　集巾　观象较严重．　土Ｉ；ｌ缝中心区域ｆ

解决方案　嗣翟口百匹　工艺，工装，壤具，诠断／越潮／维馅／改造　振动时效工艺在不封闭薄壁筒形零件加工中应用　郭艳红　齐齐哈尔雄鹰警用器材有限公司，黑龙江齐齐哈尔１６１００５）　

１引　言　振动时效技术是采用机械振动方式，消除或均化金　属１二件内部的加工残余应力，从而达到防止工件变形、开　裂、稳定Ｔ件尺寸、精度和位置精度的目的，是实现精益　化生产的一项实用性技术，可用于铸件、锻件、焊接件等，　它是以激振的形式将机械能加到含有大量内应力的＿ｒ件　内，引起工件内部晶格位错蠕变、转变，使金属的结构状　态稳定，减少和消除工件的内应力，振动时效是使丁件内　部产生动应力，动应力和Ｔ件残余应力叠加超过微观屈　服极限从而导致微小塑性变形，随之引起残余应力降低　并重新分布。将粗车和半精车后产生的加ｌＴ应力进行均　化、释放，从而达到稳定工件尺寸的目的。　２零件加工工艺分析　薄壁筒类零件加＿［变形比较大，加工精度不容易保　证。但是，对于不封闭半圆弧薄壁筒形零件加工更是　难，　加工变形比圆筒更为严重。图１所示为一个焊接结构件，　其主要作用是在运动中保护设备、仪器和乘员的安全，起　保护功能的作用，它的外形尺寸为Ｒ７５０ｍｍ的大半圆弧　形。零件为焊接结构件，是不封闭薄壁筒形零件，其设计结　构决定其焊接存在变形。焊接后需机械加工外径尺寸　Ｒ７５０￣ｌｍｍ，因其是大半圆弧薄壁工件，壁厚仅３０ｍｍ，而　且工件高度１０７０ｍｍ，即加工表面范围大，工件易变形，即　容易产生局部壁厚不均匀等，影响工件本身的强度及后续　加工余量问题，从而影响工件的装配使用。　

１３０　ｌ机械工程师２０１０年第１１期　这种结构的工件加工难度极大，如果外圆是一次性　车削尺寸，容易导致加工应力过大，从而产生＿Ｔ件变形。　内应力是由于金属内部组织发生了不均匀的体积变化而　产生的。具有内应力的工件，处于一种不稳定状态中。其　内部组织也在不断地进行着变化，直到内应力消失为止。　在内应力变化过程中，零件原有的加工精度也会逐渐地　丧失。切削时，工件表面层在切削力和切削热作用下，由　于ｌ丁件各部分产生不同程度的塑性变形，金属组织等变　化的影响也会产生内应力，这种内应力的分布情况由加　工时的工艺因素决定。通过实际生产了解，即使分成几次　切削工件，因加工面都在工件的外表面，所以加工量都在　工件的一侧，使加工受力不均匀，必然产生向内弯、扭曲　变形，其残留部分还会在今后一段时间内继续产生变形，　从而破坏了最后工序所得到的精度。因此，对零件在粗加　工后，还需进行时效处理。由于该结构件是焊接装配后形　成的部件，加工后变形有时大于８ｔｕｒｎ，若用手工砂轮打磨　Ｒ７５０＋１ｍｍ尺寸，不但费时，而且还很难保证尺寸精度，影　响产品使用性能。　为了解决上述工件加工变形的问题，对工件的加工工　艺进行了大量的改进。该工件先由两种单件焊接成一个小　装配件后，再进行加工该工件，为防止＿Ｔ件加Ｔ变形，加　１　前需在　Ｉｊ件内圆弧处焊上丁艺拉筋，因同时在　立式车床加　：［２个　件，也需要在２个＿［件间焊接工艺拉筋，并在半　精车削后，：　件单边留量３ｍｍ，转至振动时效机上进行振　动时效。　将工件刚性压在平台上，采用新购进北京翔搏公司　生产的振动消除应力专家系统，由计算机自动制定工艺，　对激振点、拾振点位置无特殊要求，系统自动优化选取５　个以上振动频率，对工件进行多维消除、均化残余应力。　振动消除应力专家系统实现了对任何不同结构的焊接结　构件，都能准确地选择到共振峰，不会出现使用旧时效设　备ｌ丁件找不到共振峰的现象，解决了旧设备必须完全依　靠人＿Ｔ操作技能的问题。新设备使这项技术减少了人为　因素影响，可以真正地取代热时效。　

Ｗｅｌｄｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｏ１．４１　Ｎｏ．４　Ａｐｒ．２０１２　・焊接质量控制与管理・５９　

文章编号：１００２—０２５Ｘ（２０１２）０４—００５９—０３　

海上风机塔架的振动和超声波时效技术应用　

郭文辉，张福林，李日勇　

（上海泰胜风能装备股份有限公司，上海２０１５０８）　

摘要：介绍了海上６ＭＷ一１００Ｉｎ风力发电机组塔架的主要技术参数，通过振动时效和超声波冲击时效工艺在该项目的实际应用．说明　

该项技术能在消除塔架焊接残余应力中取得明显的效果，对同类风力发电机组塔架的制造有一定的借鉴意义。　

关键词：海上６ＭＷ一１００ＩＴＩ风机塔架；焊接残余应力测试；振动时效；超声波时效；消应力　

中图分类号：ＴＧ１５６．９：ＴＣＡ０４　文献标志码：Ｂ　

Ｏ　引言　

风力发电既可以为人类提供电力，又可以减少燃　

料带来的环境污染，从而起到保护地球环境的作用．　

是真正的绿色资源。海上风力发电已悄然兴起并将成　

为重要的能源形式，海上风电单机装机容量大，对塔　

架制作要求高。　

上海泰胜风能装备股份有限公司作为高端风机塔　

架龙头企业于２０１０年１１月承担了华锐风电科技股份　

有限公司设计的海上６　ＭＷ一１００　ｍ的塔架样机制造工　

作。该塔架最初设计时要求对厚度大于３０　ｍｉｌｌ的钢　

板（厚度大于３４　ｍｍ的钢板焊前预热１００℃以上）　

焊缝进行局部焊后热处理。由于塔架简体直径大，加　

热保温困难，并且能耗大，同时热处理可能对塔架的　

关键技术指标：连接法兰的焊后平面度、椭圆度的变　

化情况无法估计，因此需要寻求一种既能达到消除焊　

接应力的峰值，又以低能耗、高效地消除残余应力的　

工艺方法。经过与塔架设计人员研究，最终确定使用　

振动时效后再采用超声波冲击时效，以加强消除和均　

化焊缝区域的残余应力的工艺。　

１塔架主要技术参数　

６　ＭＷ－ＩＯ０　Ｉｎ风力发电机组塔架分６段（从底到顶　

为Ｓ１～Ｓ６）制造，总体高度９６．５０　Ｉｌｌ，自身总质量约　

第２８卷第５期　２００８年ｌＯ月　隧道建设　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｖ　ｏ】．２８　ＮＯ．５　０ｃｔ．２ｏ０８　

振动时效技术在盾构刀盘制造中的应用　

张红星，陈馈，程永亮　

（中铁隧道集团隧道设备制造有限公司，河南新乡４５３０００）　

摘要：介绍振动时效处理技术的用途和国内外的研究现状，阐述振动时效技术的机理及实施过程中要注意的事项，并结合盾构刀　盘的振动时效技术实践，分析其去除和均化刀盘焊接残余应力的效果。　关键词：振动时效；残余应力；刀盘　中图分类号：ＴＧ１５６．９２　文献标志码：Ｂ　文章编号：１６７２—７４１Ｘ（２００８）０５—０６２４—０４　

Ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　Ｓｔｒｅｓｓ　Ｒｅｌｉｅｆ　ｉｎ　Ｓｈｉｅｌｄ　Ｃｕｔｔｅｒｈｅａｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　

ＺＨＡＮＧ　Ｈｏｎｇｘｉｎｇ，ＣＨＥＮ　Ｋｕｉ，ＣＨＥＮＧ　Ｙｏｎｇｌｉａｎｇ　

（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉｎｘｉａｎｇ　４５３００，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｓｔｒｅｓｓ　ｒｅｌｉｅｆ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓｔａｔｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｗｏｒｌｄ．　

Ｍａｔｔｅｒｓ　ｎｅｅｄｉｎｇ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｓｔｒｅｓｓ　ｒｅｌｉｅｆ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｒｅ　ｅｘｐａｔｉａｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｓｔｒｅｓｓ　ｒｅｌｉｅｆ　

ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＷＳ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｓｈｉｅｌｄ　ｃｕｔｔｅｒｈｅａｄ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｅｌｉｍｉｎａｔｅ　ａｎｄ　ｈｏｍｏｇｅｎｉｚｅ　ｒｅｓｉｄｕａｌ　ｓｔｒｅｓｓ