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提供重大及重點(diǎn)工程項(xiàng)目的大型金屬結(jié)構(gòu)的振動(dòng)時(shí)效現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)咨詢與技術(shù)服務(wù)；
提供余應(yīng)力檢測(cè)服務(wù)，保證檢定結(jié)果的真實(shí)性及性；
提供各種金屬材料的材料力學(xué)性能檢驗(yàn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度分析檢驗(yàn)，疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命試驗(yàn)；
提供不銹鋼及鋁合金等材料的振動(dòng)時(shí)效處理及余應(yīng)力檢測(cè)；
為用戶的金屬結(jié)構(gòu)件提供現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)時(shí)效處理；
為您提供振動(dòng)焊接服務(wù)；
回轉(zhuǎn)臂、底座是連鑄機(jī)上的主要部件，由厚鋼板焊接而成，具有較大的焊接應(yīng)力，必將造成應(yīng)力腐蝕破壞，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提出對(duì)其進(jìn)行時(shí)效處理。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件選用振動(dòng)處理方法，確定如下具體實(shí)施方案：
1．對(duì)回轉(zhuǎn)臂、底座進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)時(shí)效處理；
2．分別做振前、振后的焊接殘余應(yīng)力檢測(cè)，測(cè)試方法采用“盲孔法”按國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T10375-2002評(píng)定效果。
3．給出檢測(cè)報(bào)告。
在貴廠技術(shù)人員積極配合下，此項(xiàng)工作已全部完成，特此提出如下報(bào)告：
一、振動(dòng)時(shí)效處理對(duì)金屬構(gòu)件的作用
振動(dòng)時(shí)效又稱振動(dòng)消除應(yīng)力，是對(duì)具有殘余應(yīng)力的金屬構(gòu)件做振動(dòng)處理，使構(gòu)件在共振頻率下振動(dòng)。當(dāng)構(gòu)件產(chǎn)生共振時(shí)，構(gòu)件將按一定的振型產(chǎn)生彈性變形，當(dāng)這個(gè)彈性變形與構(gòu)件原有受約束的彈性應(yīng)變相疊加時(shí)，高應(yīng)力區(qū)進(jìn)入了材料的屈服極限，使這些受約束的彈性應(yīng)變（即產(chǎn)生殘余應(yīng)力的應(yīng)變）轉(zhuǎn)化成塑性應(yīng)變，使約束得到緩解而釋放應(yīng)力。因此可以說(shuō)振動(dòng)時(shí)效是通過(guò)共振使構(gòu)件受約束的應(yīng)變得到釋放，而降低和均化應(yīng)力的。
振動(dòng)時(shí)效既然可以降低和均化應(yīng)力，則必然可以消除或降低殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件的影響。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)際應(yīng)用已充分證明它的如下技術(shù)作用：
1．降低和均化應(yīng)力，消除應(yīng)力集中，防止或延緩裂紋的發(fā)生；
2．防止或減少構(gòu)件的變形；
3．防止或減少應(yīng)力腐蝕；
4．可以提高焊縫的抗疲勞特性，提高使用壽命。
由于振動(dòng)時(shí)效具有上述的作用，且具有操作簡(jiǎn)便、節(jié)能、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此得到廣大企業(yè)的歡迎。目前全國(guó)在造船、冶金、機(jī)械制造、礦山機(jī)械、航空、鐵路、機(jī)床制造等行業(yè)已廣泛應(yīng)用，同時(shí)也受到國(guó)家的重視和認(rèn)可。2005年制定了國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T5926-2005，并在2006年被國(guó)家經(jīng)貿(mào)委批準(zhǔn)為“科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃”項(xiàng)目，在全國(guó)普遍推廣。
二、回轉(zhuǎn)臂振動(dòng)時(shí)效處理
1．振動(dòng)時(shí)效處理
a．主振：根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采用對(duì)角十字四點(diǎn)支撐，激振點(diǎn)在A處，拾振點(diǎn)在B處，具體位置見(jiàn)圖2。預(yù)置掃頻范圍6200RPM/min全自動(dòng)處理。時(shí)效時(shí)間33分鐘，偏心檔位10檔，振動(dòng)特性曲線見(jiàn)圖1。
b．振動(dòng)：原支撐不變，激振點(diǎn)、拾振點(diǎn)旋轉(zhuǎn)90°采用手動(dòng)處理，激振頻率5863RPM/min，時(shí)效時(shí)間30分鐘，偏心檔位不變。
2．殘余應(yīng)力檢測(cè)：為了驗(yàn)證振動(dòng)時(shí)效效果，對(duì)構(gòu)件做振前、振后焊接殘余應(yīng)力測(cè)試。測(cè)試方法選用盲孔松弛法，測(cè)點(diǎn)選擇14點(diǎn)，
轉(zhuǎn)數(shù)范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調(diào)整范圍：0-50KN；
電機(jī)額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩(wěn)速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機(jī)額定電流：10A；
電機(jī)額定電壓：150V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級(jí)：E級(jí)；
工作條件：環(huán)境溫度：-10℃—+40℃；相對(duì)濕度：不大于80%（25℃）；

岔管振動(dòng)時(shí)效處理效果評(píng)定
從振動(dòng)時(shí)效A~t曲線及振前、振后A~f曲線對(duì)比可以看到：A~t曲線升高后降低然后變平；振后A~f曲線較振前峰值頻率左移（5195r/min左移至5170r/min），帶寬明顯變窄，根據(jù)JB/T5926—91《振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)選擇及技術(shù)要求》中4.1.2條判定，該工件通過(guò)振動(dòng)時(shí)效已取得了較好的效應(yīng)效果。
4 結(jié)語(yǔ)
白水坑水電站已于2003年6月順利正式并網(wǎng)發(fā)電，壓力輸水系統(tǒng)運(yùn)行正常。本次的鋼岔管振動(dòng)時(shí)效消除應(yīng)力處理結(jié)果，通過(guò)比照有關(guān)振動(dòng)時(shí)效處理標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)處理后所有焊縫進(jìn)行超聲波探傷，證明振動(dòng)時(shí)效技術(shù)在降低及均化至消除岔管殘余應(yīng)力方面，是一種簡(jiǎn)便、有效、節(jié)能（無(wú)需燃煤）、快捷的先進(jìn)工藝，無(wú)運(yùn)輸問(wèn)題，不受工件尺寸、重量、結(jié)構(gòu)、場(chǎng)地的限制，十分值得應(yīng)用與推廣。
振動(dòng)時(shí)效工藝技術(shù)在水工金屬結(jié)構(gòu)、水力機(jī)械制造行業(yè)已有較多的應(yīng)用，并在水輪發(fā)電機(jī)組構(gòu)件中取得了明顯成效。隨著越來(lái)越多鋼岔管的使用，這項(xiàng)技術(shù)將越來(lái)越體現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值。但振動(dòng)時(shí)效工藝處理結(jié)果，是根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照振動(dòng)時(shí)效處理曲線及圖形來(lái)判定效果，雖可靠但沒(méi)有量化指標(biāo)。為了更為直觀地反映殘余應(yīng)力的降低、均化以及消除情況，建議制定振動(dòng)時(shí)效工藝方案時(shí)，增加振前、振后對(duì)殘余應(yīng)力進(jìn)行測(cè)試的內(nèi)容。這一措施是切實(shí)可行的。
參考文獻(xiàn)
[1] JB/T5926—91，振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)選擇及技術(shù)要求[S].
[2] DI5017—93，壓力鋼管制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范[S].
[3] 全國(guó)振動(dòng)時(shí)效技術(shù)推廣中心。全國(guó)振動(dòng)時(shí)效技術(shù)（VSR）論文集[C].
轉(zhuǎn)數(shù)范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調(diào)整范圍：0-50KN；
電機(jī)額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩(wěn)速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機(jī)額定電流：10A；
電機(jī)額定電壓：150V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級(jí)：E級(jí)；
工作條件：環(huán)境溫度：-10℃—+40℃；相對(duì)濕度：不大于80%（25℃）；

振動(dòng)時(shí)效與熱時(shí)效比較
振動(dòng)時(shí)效與熱時(shí)效比較具有節(jié)約能源、投資少、工藝簡(jiǎn)便、減少環(huán)境污染、效率高等優(yōu)點(diǎn)。
1．操作時(shí)間對(duì)比：熱時(shí)效108噸汽車車架需用24小時(shí)（舊燜火窯已經(jīng)報(bào)廢拆除），而振動(dòng)時(shí)效僅需40分鐘，即振動(dòng)時(shí)效是熱時(shí)效工時(shí)的1/36。
2．操作繁簡(jiǎn)程度對(duì)比：熱時(shí)效要起吊、運(yùn)輸、裝爐、加熱、出爐、再運(yùn)輸、再起吊等一系列繁瑣過(guò)程，而振動(dòng)時(shí)效可在原焊接場(chǎng)地進(jìn)行，沒(méi)有客觀條件等不利因素影響。
3．能源消耗對(duì)比：熱時(shí)效僅燒柴油費(fèi)就需4620元（一個(gè)車架需用三噸柴油，1540元/t×3t=4620元不考慮鼓風(fēng)機(jī)用電費(fèi)用）。
振動(dòng)時(shí)效用電費(fèi)僅為0.16元（0.3元/千瓦小時(shí)×0.8千瓦×小時(shí)=0.16元）。因此，振動(dòng)時(shí)效與熱時(shí)效相比，消耗能源相差懸殊。
4．設(shè)備投資費(fèi)用對(duì)比：熱時(shí)效需要建窯費(fèi)用為35萬(wàn)元，不包括每年至少一次修窯費(fèi)用。而振動(dòng)時(shí)效設(shè)備一次投資費(fèi)為6萬(wàn)元左右。即振動(dòng)時(shí)效是熱時(shí)效設(shè)備投資費(fèi)用的1/6。
5．從材料性能分析：熱時(shí)效容易造成材料硬度或其它機(jī)械性能下降，還容易使構(gòu)件表面脫碳，并且熱作用容易產(chǎn)生組織變化。振動(dòng)時(shí)效可以提高構(gòu)件的機(jī)械強(qiáng)度提高抗變形能力。
總之，振動(dòng)時(shí)效處理比熱時(shí)效處理更具有機(jī)動(dòng)性、靈活性和廣泛的適用性。特別是像108噸汽車車架（長(zhǎng)=9001mm）等大型焊接構(gòu)件振動(dòng)時(shí)效處理更為明顯。當(dāng)車架急需組裝時(shí)，振動(dòng)時(shí)效可隨時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。
轉(zhuǎn)數(shù)范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調(diào)整范圍：0-50KN；
電機(jī)額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩(wěn)速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機(jī)額定電流：10A；
電機(jī)額定電壓：150V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級(jí)：E級(jí)；
工作條件：環(huán)境溫度：-10℃—+40℃；相對(duì)濕度：不大于80%（25℃）；

近二十年來(lái)，振動(dòng)消除應(yīng)力技術(shù)的研究和應(yīng)用，在我國(guó)取得了飛速的發(fā)展。在此期間，經(jīng)國(guó)內(nèi)許多單位的共同努力，在振動(dòng)時(shí)效機(jī)理、振動(dòng)時(shí)效工藝技術(shù)和應(yīng)用方面，取得了突破性的成果，制定了我國(guó)部關(guān)于振動(dòng)時(shí)效方面的國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T5926-2005”，指導(dǎo)了該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用和設(shè)備的生產(chǎn)，推動(dòng)了該項(xiàng)技術(shù)在機(jī)械行業(yè)的廣泛應(yīng)用。我國(guó)生產(chǎn)辦公室也將該項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用列入了“八五規(guī)劃”。
振動(dòng)處理的關(guān)鍵在于消除或均化金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力，而殘余應(yīng)力對(duì)于焊接構(gòu)件疲勞壽命的影響是嚴(yán)重的，這已在近十年來(lái)得到公認(rèn)。因此作為以消除殘余應(yīng)力為主要目的的振動(dòng)時(shí)效技術(shù)，完全可以用來(lái)提高焊接構(gòu)件的疲勞壽命。
國(guó)內(nèi)外大量研究資料表明，振動(dòng)時(shí)效對(duì)焊接結(jié)構(gòu)件的根本作用在于“消除”殘余應(yīng)力。因此國(guó)外將其稱做“振動(dòng)消除應(yīng)力”。焊接結(jié)構(gòu)件殘余應(yīng)力分布極其不均，應(yīng)力剃度相當(dāng)大，而振動(dòng)時(shí)效一個(gè)的特點(diǎn)就是使高殘余應(yīng)力下降，使應(yīng)力分布均化，因此振動(dòng)時(shí)效在“消除”焊接結(jié)構(gòu)殘余應(yīng)力上效果十分明顯。同時(shí)，由于殘余應(yīng)力的“消除”，振動(dòng)時(shí)效還可以有效地延緩斷裂裂紋的產(chǎn)生和降低應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。
回轉(zhuǎn)臂是連鑄機(jī)上的主要部件。上海重礦連鑄技術(shù)工程有限公司生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)臂主要部分是復(fù)雜板焊接梁，其結(jié)構(gòu)如圖1。焊后有較高的焊接殘余應(yīng)力，由此引起焊后工件變形。一般焊接時(shí)為滿足圖紙尺寸要求，加一些工藝板，控制工件尺寸焊接后必須進(jìn)行去應(yīng)力，去應(yīng)力后拆除工藝板，合適的去應(yīng)力工藝可以保證工件不變形，一般去應(yīng)力采用熱處理工藝，這種方法耗資高、工期長(zhǎng)。經(jīng)研究，此次采用振動(dòng)消除應(yīng)力工藝，實(shí)驗(yàn)證明，振動(dòng)后去除工藝板，完全滿足了工件尺寸要求，效果良好。
二、振動(dòng)時(shí)效工藝實(shí)驗(yàn)
1．振動(dòng)時(shí)效：根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用四點(diǎn)支撐，激振點(diǎn)在A處，拾振點(diǎn)選在B處，具體位置見(jiàn)圖1。振動(dòng)所使用的設(shè)備是上海樂(lè)展電器有限公司有限公司生產(chǎn)VSRDS-08型振動(dòng)時(shí)效裝置。這種設(shè)備有良好的使用性能，并可在振動(dòng)的同時(shí)繪制幅頻曲線，可觀察振動(dòng)效果。其曲線如圖2。
2．殘余應(yīng)力測(cè)試：為觀察振動(dòng)時(shí)效效果，在振動(dòng)后選主要焊縫處18點(diǎn)用盲孔松弛法測(cè)試了殘余應(yīng)力，測(cè)點(diǎn)位置標(biāo)在圖1。因?yàn)楣て诰o張，此次沒(méi)有測(cè)試焊前的殘余應(yīng)力。根據(jù)以往其它單位的數(shù)據(jù)做參考，這種材料焊后焊縫中心殘余應(yīng)力，以σ1在190MPa左右，這樣就可以計(jì)算工件振后的主應(yīng)力的下降率。測(cè)試的振后的殘余應(yīng)力結(jié)果列在表2中。
三、結(jié)果分析
1．振后去除工藝板，工件沒(méi)有變形，說(shuō)明振動(dòng)時(shí)效效果良好；
2．工件的焊縫比較復(fù)雜，可能出現(xiàn)低應(yīng)力，甚至出現(xiàn)壓應(yīng)力，如17、18點(diǎn)的數(shù)據(jù)；
3．表1中除去3、6、17、18點(diǎn)，取14點(diǎn)的平均值94MPa，用190MPa計(jì)算工件振后σ1，下降率為51%是一個(gè)很好的效果。
四、結(jié)論
綜上所論，首先振動(dòng)時(shí)效滿足了工件尺寸要求，其次振后殘余應(yīng)力主應(yīng)力平均下降可達(dá)51%，大大滿足了JB/T5926-2005標(biāo)準(zhǔn)要求。說(shuō)明回轉(zhuǎn)臂一類工件采用振動(dòng)時(shí)效去應(yīng)力，效果良好，工藝可行。
轉(zhuǎn)數(shù)范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調(diào)整范圍：0-50KN；
電機(jī)額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩(wěn)速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機(jī)額定電流：10A；
電機(jī)額定電壓：150V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級(jí)：E級(jí)；
工作條件：環(huán)境溫度：-10℃—+40℃；相對(duì)濕度：不大于80%（25℃）；
主要技術(shù)參數(shù)
轉(zhuǎn)數(shù)范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調(diào)整范圍：0-50KN；
電機(jī)額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩(wěn)速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機(jī)額定電流：80A；
電機(jī)額定電壓：2000V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級(jí)：E級(jí)；
工作條件：環(huán)境溫度：-10℃—+40℃；相對(duì)濕度：不大于80%（25℃）；