振動(dòng)時(shí)效技術(shù)在風(fēng)機(jī)葉輪行業(yè)中的應(yīng)用

時(shí)間：2024-08-21作者：南京聚航科技有限公司瀏覽：65

風(fēng)機(jī)葉輪在制造過程中，由于焊接和機(jī)械加工等原因會產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力的存在不僅會降低葉輪的強(qiáng)度和疲勞壽命，加速應(yīng)力腐蝕，還會降低葉輪的尺寸穩(wěn)定性和斷裂韌性。隨著時(shí)間的推移，葉輪甚至?xí)l(fā)生變形或開裂。因此，對于一些剛性較大的葉輪要進(jìn)行消除應(yīng)力處理。

過去消除葉輪焊后殘余應(yīng)力均采用熱處理方法，這種方法雖然很大程度上降低了應(yīng)力，但熱處理爐投資大、處理周期長、耗能費(fèi)用高。所以風(fēng)機(jī)葉輪制造商急需尋找其他方法取代熱時(shí)效。振動(dòng)時(shí)效技術(shù)因其成本低、效率高、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用，本文采用振動(dòng)時(shí)效和熱處理兩種工藝方法對葉輪進(jìn)行殘余應(yīng)力消除，并通過殘余應(yīng)力檢測數(shù)據(jù)驗(yàn)證振動(dòng)時(shí)效技術(shù)取代熱處理工藝的可靠性。

設(shè)備儀器介紹

設(shè)備采用南京聚航科技有限公司的JH-600A液晶交流振動(dòng)時(shí)效設(shè)備，采用高速變頻伺服電機(jī)，激振力大、壽命長、時(shí)效效果好。

檢測儀器采用JHMK殘余應(yīng)力測試系統(tǒng)，由JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀和JHZK精密鉆孔裝置組成。全軟件設(shè)置，可自動(dòng)實(shí)時(shí)計(jì)算殘余應(yīng)力，并實(shí)時(shí)顯示和保存應(yīng)力應(yīng)變數(shù)值，測量結(jié)果直觀明了。

葉輪選擇：選擇兩臺相同型號具有可比性的葉輪，進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效和熱處理焊后殘余應(yīng)力效果對比測試試驗(yàn)。

振動(dòng)時(shí)效試驗(yàn)

根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)形式，采用對稱三點(diǎn)軟支撐，激振點(diǎn)在兩個(gè)支撐點(diǎn)中間，拾振器放置在相鄰激振點(diǎn)的兩個(gè)支撐點(diǎn)中間，振動(dòng)時(shí)獲得鼓振型，節(jié)線是一個(gè)圓環(huán)。

另外，對于小直徑葉輪，由于無法裝夾和固有頻率太高不易共振，可將幾個(gè)葉輪放在一個(gè)平臺上固定后一起共振。

處理不同葉輪時(shí)，可選擇振峰值時(shí)轉(zhuǎn)速的1/3-2/3，可避免工件的硬化和疲勞損壞，效果穩(wěn)定，噪聲小。

殘余應(yīng)力測試結(jié)果

采用盲孔法對振動(dòng)時(shí)效、熱處理前后的殘余應(yīng)力進(jìn)行測試，對比分析數(shù)值變化。

測點(diǎn)選擇

在葉輪諸多焊縫中，輪轂板與輪盤連接的環(huán)縫剛性較大，測量此處具有代表性。測點(diǎn)布置在環(huán)縫正中，布點(diǎn)時(shí)為了消除其他焊縫對環(huán)縫應(yīng)力的影響，測點(diǎn)應(yīng)選擇兩葉片間的中點(diǎn)。

殘余應(yīng)力測試結(jié)果

降低殘余應(yīng)力比率：熱處理為68%，振動(dòng)時(shí)效為55%。

振前應(yīng)力范圍：226-280MPa；振后應(yīng)力范圍：138-153MPa。

處理后殘余應(yīng)力**值：振動(dòng)后為140MPa；熱處理后為98MPa。

振動(dòng)時(shí)效效果及測試結(jié)果分析

振動(dòng)時(shí)效效果分析

選擇共振頻率對葉輪進(jìn)行振動(dòng)，在振動(dòng)過程中自動(dòng)繪制幅頻曲線。從曲線圖中可看出，振后曲線比振前曲線共振峰值增大，共振峰向左移，峰寬變窄，峰數(shù)增加。所以，可以判斷出振動(dòng)效果良好。

殘余應(yīng)力測試結(jié)果分析

1. 振后殘余應(yīng)力下降率為55%，大大**過振動(dòng)時(shí)效標(biāo)準(zhǔn)。

2. 從處理前后應(yīng)力數(shù)值來看，振動(dòng)時(shí)效處理后應(yīng)力明顯得到均化。

3. 振動(dòng)時(shí)效和熱處理后殘余應(yīng)力**值相比，差值只有42MPa，比較接近。

4. 從殘余應(yīng)力測試結(jié)果來看，環(huán)縫徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力都為整個(gè)葉輪應(yīng)力的較高值，但徑向應(yīng)力峰值很低，故只討論切向應(yīng)力。

如果將材料的σ=486MPa作為許用應(yīng)力，則環(huán)縫切向應(yīng)力：

處理前σ殘+σ工作=402MPa

振動(dòng)后σ殘+σ工作=275MPa

熱處理后σ殘+σ工作=233MPa

顯然，處理前σ殘+σ工作值接近σ許，而振動(dòng)時(shí)效及熱處理后殘余應(yīng)力與工作應(yīng)力疊加值均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于σ許，即經(jīng)兩種處理后葉輪的安全系數(shù)明顯增大，這一點(diǎn)在葉輪實(shí)際使用考察時(shí)也得到了證明。

綜上所述，可以得出結(jié)論，對風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效處理，效果良好，工藝可行，可以取代熱處理工藝。


南京聚航科技有限公司專注于應(yīng)變儀,殘余應(yīng)力檢測儀,殘余應(yīng)力消除設(shè)備等

• 詞條

  詞條說明

• 環(huán)芯法殘余應(yīng)力測量案例分析

  殘余應(yīng)力是指產(chǎn)品在沒有外力和力矩的作用下，其內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力值，這些內(nèi)部力和力矩通常相互平衡。現(xiàn)在殘余應(yīng)力測量方法有很多，主要方法有盲孔法、環(huán)芯法、切割法以及x射線、磁測法等。環(huán)芯法屬于部分損壞檢測法，又稱部分釋放法。本文主要是介紹環(huán)芯法測量殘余應(yīng)力的原理及實(shí)際案例分析。環(huán)芯法測量殘余應(yīng)力工作原理環(huán)芯法采用機(jī)械應(yīng)變方法測量殘余應(yīng)力，所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是JB/T8888-1999。環(huán)芯法的基本原理是通過在轉(zhuǎn)

• 銑削表面殘余應(yīng)力檢測及分析

  大量研究表明，表面殘余應(yīng)力影響工件的疲勞強(qiáng)度、耐腐蝕性、可靠性和精度保持性。特別是對于在外部環(huán)境工作中承受周期性載荷作用的大型機(jī)械而言，提高其可靠性顯得尤為重要。為了減少殘余應(yīng)力對銑削加工零件質(zhì)量的影響，避免因零件失效導(dǎo)致大型機(jī)械故障，對退火H13熱作模具鋼銑削后，利用盲孔法對已加工表面進(jìn)行殘余應(yīng)力檢測，分析測量結(jié)果，優(yōu)化銑削加工參數(shù)，減小切削加工產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，提高加工零件表面質(zhì)量。銑削表面殘余

• 起重機(jī)安裝過程中的應(yīng)力測試

  某企業(yè)需要安裝一臺起重量為600t的門式起重機(jī)，為了確保安裝過程中的安全，**起重機(jī)械安裝質(zhì)量及效益，該企業(yè)決定對門式起重機(jī)主梁提升過程進(jìn)行應(yīng)力測試。該起重機(jī)械門架結(jié)構(gòu)主要由行走機(jī)構(gòu)、單柱箱型剛性腿、梯形主梁與人字形圓管柔性腿等構(gòu)成。起重機(jī)械額定起重能力為：上小車，起重值為：2*300t；下小車起重值為：350t+20t。起重機(jī)械軌跡為182m，起重高度軌下為9m，起重高度軌上為90m。起重機(jī)械安

• 環(huán)芯法測殘余應(yīng)力在核電低壓焊接結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子上應(yīng)用

  核電低壓焊接結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子因其運(yùn)行應(yīng)力低，單個(gè)鍛件尺寸小、易于制造等等優(yōu)點(diǎn)，被多家汽輪機(jī)制造廠選用。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，核電焊接低壓轉(zhuǎn)子大型輪盤鍛件屈服強(qiáng)度要求不**700MPa，而殘余應(yīng)力要求不**過40MPa，較行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提出了較高的要求。因此，獲得符合標(biāo)準(zhǔn)要求的殘余應(yīng)力是輪盤鍛件研制的難點(diǎn)之一。目前，殘余應(yīng)力的測試方法有很多，行業(yè)內(nèi)比較認(rèn)可的有環(huán)芯法、盲孔法、切割法等機(jī)械方法。本文主要是采用環(huán)芯法對輪盤