一種轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件消應(yīng)力和穩(wěn)定尺寸的振動時效方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種消除轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件焊接殘余應(yīng)力，控制轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件尺寸精度，滿足裝配要求及轉(zhuǎn)子支架運行安全要求的新方法。采用振動時效的頻譜時效方法對轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件進(jìn)行振動消除應(yīng)力處理，確定了轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件振動時效工藝過程中的支撐位置、激振位置、拾振器位置、振動時效時間、加速度等工藝參數(shù)。本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件采用頻譜振動時效消應(yīng)力工藝，有效地穩(wěn)定了轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件尺寸精度，解決了轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件這種大型復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)件焊接殘余應(yīng)力影響裝配尺寸精度問題，有效提高了轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件的加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率，與此同時，減少了資源能源消耗，降低了溫室氣體排放，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
【專利說明】一種轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件消應(yīng)力和穩(wěn)定尺寸的振動時效方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件消應(yīng)力和穩(wěn)定尺寸的振動時效工藝。
[0002]【背景技術(shù)】:水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子支架是轉(zhuǎn)子的重要組成部分，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度高，是連接轉(zhuǎn)軸和磁軛成一體的中間部件，正常運行時轉(zhuǎn)子支架要承受磁軛和磁極的重量、電磁力矩、自身的離心力等作用力。因此，轉(zhuǎn)子支架是受力復(fù)雜的重要部件，對尺寸精度及焊接殘余應(yīng)力要求較高。 [0003]轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件由立筋板和扇形板焊接而成，焊接量較大，轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件存在較高焊接殘余應(yīng)力會使工件產(chǎn)生變形，對后續(xù)的裝配加工帶來不利影響，增加了后續(xù)生產(chǎn)的難度，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。傳統(tǒng)采用熱處理退火的方法消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件尺寸精度。但由于轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件尺寸大、易產(chǎn)生熱變形，導(dǎo)致需要二次修形處理，不但加大了工作難度，同時會再次產(chǎn)生較大殘余應(yīng)力。因此，對熱處理設(shè)備及熱處理技術(shù)均有較高要求，同時，熱處理退火過程存在高能耗及溫室氣體排放、生產(chǎn)周期較長、長期占用作業(yè)場地等問題。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
:本發(fā)明提出了一種轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件消應(yīng)力和穩(wěn)定尺寸的振動時效工藝方法。通過頻譜振動時效技術(shù)在5個頻率下對轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件施加動應(yīng)力，動應(yīng)力與多維分布的殘余應(yīng)力疊加，達(dá)到材料的屈服極限時，產(chǎn)生局部的塑性變形，從而降低峰值殘余應(yīng)力，并使殘余應(yīng)力分布均化，提高部件抗變形能力。本方法節(jié)能環(huán)保、成本低、生產(chǎn)效率高，滿足轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件消應(yīng)力處理需要。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件消應(yīng)力和穩(wěn)定尺寸的振動時效工藝，采用頻譜振動時效的方法對轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件進(jìn)行消除應(yīng)力時效處理，從而穩(wěn)定變形尺寸，控制裝配尺寸精度。施行振動時效工藝過程中，轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件所處狀態(tài)為:轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件一般分為4~6瓣，每瓣根據(jù)不同規(guī)格由若干立筋板和扇形板焊接而成，在各瓣轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件裝配組圓后與中心體進(jìn)行裝配之前，采用頻譜振動時效的方法對轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件進(jìn)行消除應(yīng)力處理，滿足裝配尺寸精度要求；轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件每瓣根據(jù)不同規(guī)格由若干立筋板與扇形板拼焊而成，單瓣焊接完成后各瓣轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件裝配組圓，并與中心體進(jìn)行裝配，與中心體裝配前需保證尺寸精度；各瓣組圓后與中心體裝配前的狀態(tài)進(jìn)行頻譜振動時效，轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件的支撐部分由橡膠墊進(jìn)行彈性支撐，采用四點支撐的方式，每個支撐部位呈近似90°分布在外圓立柱下方，保證工件的穩(wěn)定，激振器裝卡在兩支撐部分的中間位置，與立筋板連接的兩立柱之間的扇形板外圓上，采用C形夾將激振器緊密固定在扇形板上，磁吸式拾振器安放于與激振器呈90°的兩立柱之間的扇形板位置上，完成激振器控制器的連接，采用頻譜振時效的方式對轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件進(jìn)行振動時效，即:用激振器對工件施加周期性外力，選取5個時效頻率對工件施加振動，5個時效頻率需有2個以上時效頻率產(chǎn)生的加速度在30~70m/s2之間，產(chǎn)生動應(yīng)力，與多維分布的殘余應(yīng)力疊加，達(dá)到材料的屈服極限時，產(chǎn)生局部的塑性變形，從而降低峰值殘余應(yīng)力，并使殘余應(yīng)力分布均化，提高抗變形能力，振動時效時間為40分鐘。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:獲得了一種頻譜振動時效消除轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，控制變形的新方法，在保證轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件裝配尺寸精度方面取得良好效果，有效地解決了轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件這種復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)件的消應(yīng)力和裝配尺寸精度的問題，提高了轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件的加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率，同時，能耗低且無溫室氣體排放，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
[0007]振動消除應(yīng)力技術(shù)廣泛應(yīng)用于機械制造業(yè)金屬工件鑄、鍛、焊以及機加工后的殘余應(yīng)力消除和均化，在穩(wěn)定尺寸精度方面效果良好，在航空、航天、兵器、發(fā)電設(shè)備、機床、模具、核工業(yè)、工程機械等各個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，與此同時，該技術(shù)能夠有效地減少資源能源消耗，降低溫室氣體排放，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
[0008]本發(fā)明頻譜振動時效消除轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，保證裝配尺寸精度的新方法，有效降低、均化焊接殘余應(yīng)力，在控制工件尺寸精度方面效果良好，擺脫了熱處理工藝帶來的諸多限制與問題，具有易操作、成本低、效率高、零排放的特點，有效地解決了轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件這種復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)件的消應(yīng)力及裝配尺寸精度的問題，提高了轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件的加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件結(jié)構(gòu)示意圖
[0010]圖2是圖1的A-A剖面圖
【具體實施方式】
[0011]采用頻譜振動時效的方法對轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件進(jìn)行消除應(yīng)力時效處理，從而有效降低、均化殘余應(yīng)力，控制工件尺寸精度。施行振動時效工藝過程中，轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件所處狀態(tài)為:轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件 一般分為4~6瓣，每瓣根據(jù)不同規(guī)格由若干立筋板和扇形板焊接而成，在各瓣組圓后與中心體進(jìn)行裝配之前，采用頻譜振動時效的方法對轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件進(jìn)行消除應(yīng)力處理，滿足裝配尺寸精度要求。
[0012]本發(fā)明【具體實施方式】為:頻譜振動時效前轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件I由若干立筋板2和扇形板3焊接而成，在各瓣轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件組圓裝配后與中心體進(jìn)行裝配之前，對轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件I采用頻譜振動時效的方法進(jìn)行消除應(yīng)力穩(wěn)定尺寸處理。首先轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件I進(jìn)行支撐，轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件的支撐部分由橡膠墊4進(jìn)行彈性支撐，采用四點支撐的方式，每個支撐部位呈近似90°分布在外圓立柱5下方，保證工件的穩(wěn)定，激振器6裝卡在兩支撐部分的中間位置，與立筋板2連接的兩立柱5之間的扇形板3外圓上，采用C形夾7將激振器6緊密固定在扇形板3上，磁吸式拾振器8安放于與激振器6呈90°的兩立柱5之間的扇形板3位置上，完成激振器控制器的連接，采用頻譜振時效的方式對轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件I進(jìn)行頻譜振動時效，即:用激振器6對轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件I施加周期性外力，選取五個時效頻率對轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件I施加振動，五個時效頻率需有兩個以上時效頻率產(chǎn)生的加速度在30~70m/S2之間，產(chǎn)生動應(yīng)力，與多維分布的殘余應(yīng)力疊加，達(dá)到材料的屈服極限時，產(chǎn)生局部的塑性變形，從而降低峰值殘余應(yīng)力，并使殘余應(yīng)力分布均化，提高抗變形能力，振動時效時間為40分鐘。
【權(quán)利要求】
1.一種轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件消應(yīng)力和穩(wěn)定尺寸的振動時效方法，其特征是:采用振動時效的頻譜振動時效方法對轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件進(jìn)行消除應(yīng)力處理，從而控制轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件(I)尺寸精度，滿足裝配要求及轉(zhuǎn)子支架運行安全要求，實施振動時效工藝過程中，轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件(I)所處狀態(tài)為:轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件一般分為4~6瓣，每瓣根據(jù)不同規(guī)格由若干立筋板(2)和扇形板(3)焊接而成，在各瓣組圓后與中心體進(jìn)行裝配之前，采用頻譜振動時效的方法對轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件(I)進(jìn)行消除應(yīng)力處理，滿足裝配尺寸精度要求；各瓣轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件(I)組圓后，在與中心體裝配前的狀態(tài)進(jìn)行頻譜振動時效，轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件(I)的支撐部分由橡膠墊(4)進(jìn)行彈性支撐，采用四點支撐的方式，每個支撐部位呈近似90 °分布在外圓立柱(5 )下方,保證工件的穩(wěn)定,激振器(6 )裝卡在兩支撐部分的中間位置，與立筋板(2)連接的兩立柱(5)之間的扇形板(3)外圓上，采用C形夾(7)將激振器(6)緊密固定在扇形板(3)上，磁吸式拾振器(8)安放于與激振器(6)呈90°的兩立柱(5)之間的扇形板(3)位置上，完成激振器控制器的連接，采用頻譜振時效的方式對轉(zhuǎn)子支架外環(huán)組件(I)進(jìn)行振動時效，即:用激振器(6)對工件施加周期性外力，選取五個時效頻率對工件施加振動，五個時效頻率需有兩個以上時效頻率產(chǎn)生的加速度在30~70m/s2之間，產(chǎn)生動應(yīng)力， 與多維分布的殘余應(yīng)力疊加，達(dá)到材料的屈服極限時，產(chǎn)生局部的塑性變形，從而降低峰值殘余應(yīng)力，并使殘余應(yīng)力分布均化，提高抗變形能力，振動時效時間為40分鐘。
【文檔編號】C21D10/00GK103526009SQ201310514061
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】侯世璞, 趙鵬, 程廣福, 李景, 文道維, 王輝亭, 賈朋剛 申請人:哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司