振動時效工藝在焊接件的應(yīng)用

點擊數(shù)：13222024-08-12來源: 大連大工振動時效科技有限公司_振動時效儀,振動時效機

振動時效工藝在我廠焊接件的應(yīng)用

第一重型機器廠

振動時效這一項新技術(shù)在我廠得到了廣泛的推廣應(yīng)用，是同我廠的各級領(lǐng)導(dǎo)的重視和支持分不開的，是同科技人員的艱苦努力

與忘我的工作分不開的。

一、領(lǐng)導(dǎo)重視

振動時效這項新技術(shù)，新工藝在我廠得到了廣泛的應(yīng)用，廠領(lǐng)導(dǎo)及各部門從不認識到認識、到重視，源于振動時效工藝的優(yōu)越

性、可靠性及節(jié)能和縮短生產(chǎn)周期的特點。

第一次的實際應(yīng)用，是在廠副總工程師生產(chǎn)廠長張旭同志的直接指揮下，完成了直徑達5.2M,重19.3噸的鑄鋼大齒圈的振動時

效，當(dāng)時的該工件粗加工后，由于工期緊已來不及熱時效了，在這種情況下，振動時效的應(yīng)用開始了，一經(jīng)應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)其效果

比熱時效的處理效果還好，使廠里得到了甜頭。在以后處理的急件如大齒條結(jié)晶銅板等關(guān)鍵部件，更使廠領(lǐng)導(dǎo)認識到了振動時

效的可靠性及時性。在這一新工藝推廣工作中，廠科協(xié)、設(shè)計研究院等單位做了大量的宣傳與組織工作，尤其是廠科協(xié)根據(jù)振

動時效工藝的優(yōu)越性還不被人們普遍認識的情況下，多次舉辦了學(xué)習(xí)班和技術(shù)講座，并派人到海倫去學(xué)習(xí)，組織有關(guān)單位的領(lǐng)

導(dǎo)及技術(shù)人員到一機床參觀學(xué)習(xí)，在取得了廠各有關(guān)部門的重視后，廠部成立了由總工程師掛帥的振動時效工藝領(lǐng)導(dǎo)小組，并

把這項新工藝納入了我廠的工藝規(guī)程之中。去年我廠又成立了富拉爾基美光振動時效廠，使我廠在鍛件、鑄件、結(jié)構(gòu)件的振動

時效應(yīng)用上走上了正規(guī)化、制度化的軌道。

二、艱苦創(chuàng)業(yè)

振動時效這一新工藝、新技術(shù)，在我廠能全面開花、結(jié)果，是設(shè)計研究院的正確領(lǐng)導(dǎo)和廠總師辦鉚焊廠的全力支持及振動時效

課題組的技術(shù)人員的艱苦努力的結(jié)果。幾年來，在課題組負責(zé)人設(shè)計研究院電測科科長、高級工程師黃作彬同志的直接組織下，

課題組員不計時間、不講報酬，悉心研究這項新工藝，在工藝研究過程中，購置設(shè)備、設(shè)計卡具，操作設(shè)備遇到急需處理的工

作和特殊工件，就白班連夜班連節(jié)假日也不休息，在實干中采集實驗數(shù)據(jù)積累經(jīng)驗，他們急工廠之所急積極開發(fā)新工藝，為使

工廠節(jié)約能源、降低消耗作了大量的工作。

三、我廠振動時效的工藝規(guī)程和點滴經(jīng)驗介紹

(一)工件的裝卡及卡具設(shè)計

我廠是重型行業(yè)，產(chǎn)品特點為單件、小批量，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。重型件、鍛件，焊接件等居多，所以在實施工件振動時，所需工裝卡

具也就特別多，這就給振動時效工藝的實施帶來了一定的困難，在所需的工裝卡具中，即有通用型的，也有特殊型的和臨時型

的，下面就將這些夾具的結(jié)構(gòu)特點及裝卡方式進行介紹。

1.大型軸類工件的裝卡

大型軸類工件，如電站轉(zhuǎn)子、軋輥、管模、輥套等鍛造工件，其軸徑一般在600~1200之間，這樣大直徑工件的裝卡其難度是

可想而知的。

首先設(shè)計時要考慮的因素為：

1)卡具的剛度

2)卡具的自振頻率，應(yīng)大于激振器的頻率范圍

3)卡具的裝卡難度

其次，設(shè)計系列化：

大型軸類件其軸徑變化比較大，如果每一尺寸都設(shè)計專用夾具，其成本及造價就太高了，為此在設(shè)計卡具時，將其設(shè)計為三種

通用規(guī)格。

即：a、φ600~φ800

b、φ800~φ1000

c、φ1000~φ1200

下面以φ800~φ1000的卡具為例說明這一問題，800~1000的卡具形式見圖1。

裝卡特點：

裝卡的接觸面為四點，激振器把合位置在的45平面上，裝卡時先將卡具掛在軸徑上，轉(zhuǎn)45使激振器與地面平行后，把合卡具，

在軸徑下限時用短螺栓把合，在軸徑上限時用加長螺栓、卡具卡緊后即可進行振動了。經(jīng)我們的實際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，該卡具的主要

技術(shù)指標(biāo)均符合設(shè)計要求，但在卡緊程度上略有不足，主要原因是卡具把合，每側(cè)用兩個螺栓，這樣就出現(xiàn)了把合不勻的現(xiàn)象，

一般在振動20min左右，需把合一次螺栓，盡管存有不足，我們還是解決了大型軸類工件的裝卡問題。

2.一般類型的軸類工件的裝卡

一般軸類工件如活塞桿、拉桿、齒輪軸、小軋輥等，其軸徑在：15一500之間，對這一類軸類工件，采用的是平板加ⅴ型拉桿

的裝卡方式。

下面以活塞桿的專用夾具為例進行介紹：

活塞桿直徑290，長度8000。

卡具的結(jié)構(gòu)形式見圖2。圖2是活塞桿的專用卡具，這種卡具雖然有時兩點接觸，但U型拉桿是兩組，所以在把合時互不干涉，

加之在設(shè)計時將L值取得比較大一般在400左右，使得裝卡時卡具的受力狀態(tài)比較好，增加了把合牢度，裝卡時的受力狀態(tài)見

圖3。卡具的設(shè)計上考慮了不同軸徑的通用性，將平板的把合孔銑成圓鍵型，以適應(yīng)不同寬度的U型拉桿，U型拉桿我們主要

用M30的雙頭螺栓熱彎成型，一般寬度取整數(shù)值，如活塞桿卡具的U型桿寬度適用直徑為的300工件。電機的裝卡采用了通

孔把合螺栓法，將電機的底孔擴成22，增強把合牢度。

3.小型軸類工作的卡裝

小型軸類工件，如絲桿：鏜桿等，這類工件的直徑-般在100左右，其直徑的大小與電機的底板相仿或小一些。

對于批量件，我們就采用兩件并聯(lián)的形式裝卡。

裝卡的形式見圖4。

對卡具的要求，一般用δ=20的鑰板做裝卡電機的底板即可，其他用U型壓板窄鋼板等即可，裝卡時至少應(yīng)有三個以上的裝卡點。

還要注意兩個細軸中間應(yīng)留有一定的間隙b,以能放入卡蘭裝卡激振器，用這種方法，我們曾處理了直徑僅為50mm的刀桿。

單件的裝卡。

對于單件找不到與其相匹配的工件時，我們就用平板加型拉桿的卡具夾好后，在支撐方式上想辦法。如果直接振動處理會由于裝

夾卡具和激振器后，使重心偏移，工件出現(xiàn)傾翻現(xiàn)象，另外由于工件比較輕也會因與支撐物間摩擦力不夠而出現(xiàn)串動現(xiàn)象，為此

必須在支撐方式上想辦法。

經(jīng)我們的探索找出了一種比較實用的支撐方法，支撐方法見圖5。

此種支撐方式加大了支撐力臂，增加了穩(wěn)定性，經(jīng)實際使用表明，并不影響振動效果。

4.超小型和固有頻率高的小型工件的裝卡

對于這一類工作，一般都是采用振動臺振動處理的方法，如我們在振動結(jié)晶器銅板時，就用的一個大鋼板做振動臺，將結(jié)晶器銅

板按大鋼板的振型情況，一次把合數(shù)件來振動的。

5.大型工作的裝卡

這一類工件比較復(fù)雜，種類各種各樣，對能允許焊接的工件，就采用焊接輔助工藝支架的辦法，來把合激振器。個象大齒圈、鏡

板等類工作，由于輪緣比較厚，一般在400左右。我們就用鋼板割焊成臨時卡蘭，使用效果也比較理想。

(二)特殊工件的振動處理

幾年來在我們振動時效工藝的實踐中，遇到了一些比較特殊的工件和特殊的環(huán)境，在此我們把處理的方法予以介紹。

1.工件的共振頻率多，高頻時過載的現(xiàn)象。

大鐘拉桿直徑120，長15米，重1.3T,材質(zhì)15，這樣的工件如果按1/9L法支撐，由于工件的剛度低中間撓度過大，致使無法振

動，于是我們采用了一端1/9L法支撐，激振器把合在另一側(cè)的端部配重法，解決了撓度過大的問題。

在振動過程中，我們采用86A激振設(shè)備掃頻時發(fā)現(xiàn)，即使將激振器檔的檔位調(diào)到最低，高頻時仍出現(xiàn)過載現(xiàn)象，致使畫不出G(n)

曲線，為此我們在使用設(shè)備時，利用設(shè)備的特點，巧妙地解決了這一問題，具體做法是：

1)先畫一條G(n)曲線，找出過載頻率，并找出相鄰振型的頻率值如：七階振型其頻率約7500rpm,八階振型約9200rpm八階振

型的頻率過載頻率。

2)正式畫G(n)曲線，讓電機升速超過七階振型，升速約至9000rpm時，停止升速，這時再降速。當(dāng)設(shè)備記數(shù)達到額定值時，設(shè)

備就自動停機了。這樣G(n)曲線除了八階振型外，其余的就全部做好了。如果所用的設(shè)備是微機掃頻儀連振動設(shè)備的，可采用振

動設(shè)備停機的方法。

2.剛度低的薄板類工件

我廠生產(chǎn)的1900板坯連鑄機中的一種工藝模板，尺寸為20×200×5000，中間還有許多方孔，如果單件振動容易使模板變形，

尺寸超差，為此我們采用了四件疊在一起的辦法解決了這一問題，經(jīng)振后檢查工件的尺寸沒有超差，符合精加工的要求。

3.工件的共振頻率超出設(shè)備應(yīng)用范圍的工件處理

我們在處理半齒輪軸時（重2噸）發(fā)現(xiàn)在儀器范圍內(nèi)沒有共振峰掃頻曲線隨頻率的增加呈上升趨勢，如果用86A、86B設(shè)備，

都因激振力不夠而達不到時效的目的，于是改用大功率設(shè)備，用大檔位在高頻區(qū)強迫振動，觀察G(T)曲線和加速度幅值，符合

振動時效的工藝要求。

4.冬季室外處理的工件

去年冬季我們在處理一鉆井平臺時，由于工件太大無法運至廠房內(nèi)，只能在室外處理，而工件附近距離休息室又較遠（我們雖

然有50M長的電機連線仍不夠長），設(shè)備放在室外就不能工作。在這種情況下，我們把汽車開到現(xiàn)場，利用車內(nèi)的暖風(fēng)機使設(shè)

備正常工作，順利地完成該件的振動處理任務(wù)。

(三)工藝流程

針對我廠的工件特點，在工件時效前先進行分析研究，找出工件的共性，用類比法選擇裝卡、支撐激振方法振動時效工藝實施

過程如下：

1.初定方案

根據(jù)圖紙、實物及工藝文件，初步判斷工件能否起振，應(yīng)選用什么類型的激振設(shè)備，采用哪一種裝卡方式。

2.特殊裝卡具的制做

對于需專用卡具的，其卡具設(shè)計力求簡單，除所用的卡具以后還可用于其它工件外，一般應(yīng)盡量減少機械加工工作量，這樣便

可加速工藝的實施。

3.做好振前的工藝記錄。

現(xiàn)在我廠已實行了振動時效工藝雙卡制，振前需將產(chǎn)品的令號、名稱、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等登記入卡，并對批量件進行編號。

4.工藝的實施

目前我廠振動時效的工件其振動時間均大于40min,至少分兩次振動處理，其中一次不畫G)G()曲線，但將振動參數(shù)詳細記錄，

對于多頻工件，以低頻為主，高須為輔。

5.工藝卡的編制

當(dāng)工件時效完畢后，需填寫《振動時效工藝卡》，附G(n)G(T)曲線交用戶，《工藝實施記錄卡》和《振動時效工藝卡》的復(fù)

印件一并存檔備查。

四、設(shè)計研究

我們在振動處理過程中，遇到的多數(shù)工件都是在我們工藝實施中新出現(xiàn)的工件，這就給振動時效工藝的實施帶來了不便，一

般情況我們主要采用類比法，對于特殊和工期不緊的工件，我們是邊處理邊研究，在實踐中取得技術(shù)資料。

如我們在時效導(dǎo)軌時就進行了動應(yīng)力與振型關(guān)系，加速度幅值與振型的關(guān)系的研究，取得極有價值的科學(xué)數(shù)據(jù)。

在振動板時，我們又進行了動應(yīng)力測試和振前振后的殘余應(yīng)力檢測。對振前、振后的殘余應(yīng)力狀態(tài)進行了量的分析。

在進行大鐘拉桿這類細長軸類工件的振動時，對支撐方式的選擇進行了試驗，使得其選擇的支撐方式使工件的下?lián)献钚〉慕Y(jié)果。

在振動某一工件時，我們對卡具的自激頻率進行了監(jiān)測，分辯出工件的真實振動情況。

在最近剛剛完成的黑龍江化工廠儲堿罐的振動過程中，對7000rpm以下的振型進行了觀察記錄。對正確實施振動，減少不必

要的重復(fù)做了一定的工作。

通過上述幾個實例，可以看出振動時效工藝的研究工作，是一項細致耐久的工作，只要條件許可就應(yīng)當(dāng)抓住時機，如果總希望

能找出一種可供全面研究的特殊工件是不容易的，雖說我們的研究工作是長期的，但將這些材料加以總結(jié)歸納，對我們的工作

有益處的。

縱觀幾年來我廠振動時效工藝的實施情況，雖說經(jīng)歷了興衰，但現(xiàn)在已展現(xiàn)出了美好的前景，全國第一家專業(yè)振動時效（工藝

處理）廠已在我廠成立起來了，隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)和能源戰(zhàn)略的發(fā)展，振動時效工藝必定會在我廠全面展開，振動時效這

束艷麗的鮮花也必將在全國開放，結(jié)出碩果。