连铸机回转臂及底座振动时效处理

杭州电联机电设备成套有限公司

前言

回转臂、底座是连铸机上的主要部件，由厚钢板焊接而成，具有较大的焊接应力，必将造成应力腐蚀破坏，结构设计中提出对其进行时效处理。根据现场条件选用振动处理方法，确定如下具体实施方案：

1．对回转臂、底座进行现场振动时效处理；

2．分别做振前、振后的焊接残余应力检测，测试方法采用“盲孔法”按国家行业标准JB/T10375-2002评定效果。

3．给出检测报告。

在贵厂技术人员积极配合下，此项工作已全部完成，特此提出如下报告：

一、振动时效处理对金属构件的作用

振动时效又称振动消除应力，是对具有残余应力的金属构件做振动处理，使构件在共振频率下振动。当构件产生共振时，构件将按一定的振型产生弹性变形，当这个弹性变形与构件原有受约束的弹性应变相叠加时，高应力区进入了材料的屈服极限，使这些受约束的弹性应变（即产生残余应力的应变）转化成塑性应变，使约束得到缓解而释放应力。因此可以说振动时效是通过共振使构件受约束的应变得到释放，而降低和均化应力的。

振动时效既然可以降低和均化应力，则必然可以消除或降低残余应力对构件的影响。通过大量的实验和工程实际应用已充分证明它的如下技术作用：

1．降低和均化应力，消除应力集中，防止或延缓裂纹的发生；

2．防止或减少构件的变形；

3．防止或减少应力腐蚀；

4．可以提高焊缝的抗疲劳特性，提高使用寿命。

由于振动时效具有上述的作用，且具有操作简便、高效节能、实用性强等特点，因此得到广大企业的欢迎。目前全国在造船、冶金、机械制造、矿山机械、航空、铁路、机床制造等行业已广泛应用，同时也受到国家的重视和认可。1991年制定了国家行业标准JB/T5926-91，并在1993年被国家科委批准为“科技成果重点推广计划”项目，在全国普遍推广。

二、回转臂振动时效处理

1．振动时效处理

a．主振：根据工件的结构特点采用对角十字四点支撑，激振点在A处，拾振点在B处，具体位置见图2。预置扫频范围6200RPM/min全自动处理。时效时间33分钟，偏心档位10档，振动特性曲线见图1。

b．辅助振动：原支撑不变，激振点、拾振点旋转90°采用手动处理，激振频率5863RPM/min，时效时间30分钟，偏心档位不变。

2．残余应力检测：为了验证振动时效效果，对构件做振前、振后焊接残余应力测试。测试方法选用盲孔松弛法，测点选择14点，测点分布见图2，测试结果列在表一中。

表一  回转臂振动时效测试数据表   单位：MPa

注：测点6、12应变片损坏

3．结果分析

a．从特性曲线上看，振幅时间曲线先缓慢上升后逐渐变平，幅频特性曲线前移升高。

b．从测试数据上看，振前平均主应力为212.58MPa，振后平均主应力为133.15MPa，降率为-37.15%。

4．结论

本次工艺处理，特性曲线发生明显变化，残余应力下降率为-37.15%。符合JB/T10357-2002标准要求。说明回转臂一类工件采用振动时效去应力，效果较好，工艺可行。

三、底座振动时效处理

1．振动时效处理

a．主振：根据工件的结构特点采用四点支撑，激振点、拾振点具体位置见照片3。采用手动处理，激振频率4670RPM/min，时效时间30分钟，偏心档位8档。

b．辅助振动：原支撑不变，激振点、拾振点旋转90°，采用手动处理，激振频率4720RPM/min，时效时间30分钟，偏心档位不变。

2．残余应力检测：为了验证振动时效效果，对构振前振后焊接残余应力测试。测试方法选用盲孔松弛法，测点选择14点测点分布见图3，测试结果列在表二中。

表二  底座振动时效测试数据表   单位：MPa

注：测点4应变片损坏

3．结果分析

从测试数据上看，振前平均主应力为226.62MPa，振后平均主应力为141.96MPa，降率为-35.51%。且均化较好。

4．结论

本次工艺处理，残余应力下降率为-35.51%。且均化较好。完全满足了国家行业标准JB/T10357-2002标准要求。说明连铸机底座工件采用振动时效去应力，效果较好，工艺可行。