一种转子支架外环组件消应力和稳定尺寸的振动时效方法
【专利摘要】本发明公开了一种消除转子支架外环组件焊接残余应力，控制转子支架外环组件尺寸精度，满足装配要求及转子支架运行安全要求的新方法。采用振动时效的频谱时效方法对转子支架外环组件进行振动消除应力处理，确定了转子支架外环组件振动时效工艺过程中的支撑位置、激振位置、拾振器位置、振动时效时间、加速度等工艺参数。本发明提出的转子支架外环组件采用频谱振动时效消应力工艺，有效地稳定了转子支架外环组件尺寸精度，解决了转子支架外环组件这种大型复杂焊接结构件焊接残余应力影响装配尺寸精度问题，有效提高了转子支架外环组件的加工质量及生产效率，与此同时，减少了资源能源消耗，降低了温室气体排放，创造良好的经济效益和社会效益。
【专利说明】一种转子支架外环组件消应力和稳定尺寸的振动时效方法
[0001]【技术领域】:本发明涉及一种转子支架外环组件消应力和稳定尺寸的振动时效工艺。
[0002]【背景技术】:水轮发电机转子支架是转子的重要组成部分，结构复杂，加工精度高，是连接转轴和磁轭成一体的中间部件，正常运行时转子支架要承受磁轭和磁极的重量、电磁力矩、自身的离心力等作用力。因此，转子支架是受力复杂的重要部件，对尺寸精度及焊接残余应力要求较高。 [0003]转子支架外环组件由立筋板和扇形板焊接而成，焊接量较大，转子支架外环组件存在较高焊接残余应力会使工件产生变形，对后续的装配加工带来不利影响，增加了后续生产的难度，影响产品的质量。传统采用热处理退火的方法消除残余应力，稳定转子支架外环组件尺寸精度。但由于转子支架外环组件尺寸大、易产生热变形，导致需要二次修形处理，不但加大了工作难度，同时会再次产生较大残余应力。因此，对热处理设备及热处理技术均有较高要求，同时，热处理退火过程存在高能耗及温室气体排放、生产周期较长、长期占用作业场地等问题。
[0004]
【发明内容】
:本发明提出了一种转子支架外环组件消应力和稳定尺寸的振动时效工艺方法。通过频谱振动时效技术在5个频率下对转子支架外环组件施加动应力，动应力与多维分布的残余应力叠加，达到材料的屈服极限时，产生局部的塑性变形，从而降低峰值残余应力，并使残余应力分布均化，提高部件抗变形能力。本方法节能环保、成本低、生产效率高，满足转子支架外环组件消应力处理需要。
[0005]本发明的技术方案为:转子支架外环组件消应力和稳定尺寸的振动时效工艺，采用频谱振动时效的方法对转子支架外环组件进行消除应力时效处理，从而稳定变形尺寸，控制装配尺寸精度。施行振动时效工艺过程中，转子支架外环组件所处状态为:转子支架外环组件一般分为4~6瓣，每瓣根据不同规格由若干立筋板和扇形板焊接而成，在各瓣转子支架外环组件装配组圆后与中心体进行装配之前，采用频谱振动时效的方法对转子支架外环组件进行消除应力处理，满足装配尺寸精度要求；转子支架外环组件每瓣根据不同规格由若干立筋板与扇形板拼焊而成，单瓣焊接完成后各瓣转子支架外环组件装配组圆，并与中心体进行装配，与中心体装配前需保证尺寸精度；各瓣组圆后与中心体装配前的状态进行频谱振动时效，转子支架外环组件的支撑部分由橡胶垫进行弹性支撑，采用四点支撑的方式，每个支撑部位呈近似90°分布在外圆立柱下方，保证工件的稳定，激振器装卡在两支撑部分的中间位置，与立筋板连接的两立柱之间的扇形板外圆上，采用C形夹将激振器紧密固定在扇形板上，磁吸式拾振器安放于与激振器呈90°的两立柱之间的扇形板位置上，完成激振器控制器的连接，采用频谱振时效的方式对转子支架外环组件进行振动时效，即:用激振器对工件施加周期性外力，选取5个时效频率对工件施加振动，5个时效频率需有2个以上时效频率产生的加速度在30~70m/s2之间，产生动应力，与多维分布的残余应力叠加，达到材料的屈服极限时，产生局部的塑性变形，从而降低峰值残余应力，并使残余应力分布均化，提高抗变形能力，振动时效时间为40分钟。
[0006]本发明的有益效果是:获得了一种频谱振动时效消除转子支架外环组件残余应力，稳定尺寸，控制变形的新方法，在保证转子支架外环组件装配尺寸精度方面取得良好效果，有效地解决了转子支架外环组件这种复杂焊接结构件的消应力和装配尺寸精度的问题，提高了转子支架外环组件的加工质量及生产效率，同时，能耗低且无温室气体排放，具有良好的经济效益和社会效益。
[0007]振动消除应力技术广泛应用于机械制造业金属工件铸、锻、焊以及机加工后的残余应力消除和均化，在稳定尺寸精度方面效果良好，在航空、航天、兵器、发电设备、机床、模具、核工业、工程机械等各个领域有着广泛的应用，与此同时，该技术能够有效地减少资源能源消耗，降低温室气体排放，创造了良好的经济效益和社会效益。
[0008]本发明频谱振动时效消除转子支架外环组件残余应力，稳定尺寸，保证装配尺寸精度的新方法，有效降低、均化焊接残余应力，在控制工件尺寸精度方面效果良好，摆脱了热处理工艺带来的诸多限制与问题，具有易操作、成本低、效率高、零排放的特点，有效地解决了转子支架外环组件这种复杂焊接结构件的消应力及装配尺寸精度的问题，提高了转子支架外环组件的加工质量及生产效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是转子支架外环组件结构示意图
[0010]图2是图1的A-A剖面图
【具体实施方式】
[0011]采用频谱振动时效的方法对转子支架外环组件进行消除应力时效处理，从而有效降低、均化残余应力，控制工件尺寸精度。施行振动时效工艺过程中，转子支架外环组件所处状态为:转子支架外环组件 一般分为4~6瓣，每瓣根据不同规格由若干立筋板和扇形板焊接而成，在各瓣组圆后与中心体进行装配之前，采用频谱振动时效的方法对转子支架外环组件进行消除应力处理，满足装配尺寸精度要求。
[0012]本发明【具体实施方式】为:频谱振动时效前转子支架外环组件结构如图1、图2所示，转子支架外环组件I由若干立筋板2和扇形板3焊接而成，在各瓣转子支架外环组件组圆装配后与中心体进行装配之前，对转子支架外环组件I采用频谱振动时效的方法进行消除应力稳定尺寸处理。首先转子支架外环组件I进行支撑，转子支架外环组件的支撑部分由橡胶垫4进行弹性支撑，采用四点支撑的方式，每个支撑部位呈近似90°分布在外圆立柱5下方，保证工件的稳定，激振器6装卡在两支撑部分的中间位置，与立筋板2连接的两立柱5之间的扇形板3外圆上，采用C形夹7将激振器6紧密固定在扇形板3上，磁吸式拾振器8安放于与激振器6呈90°的两立柱5之间的扇形板3位置上，完成激振器控制器的连接，采用频谱振时效的方式对转子支架外环组件I进行频谱振动时效，即:用激振器6对转子支架外环组件I施加周期性外力，选取五个时效频率对转子支架外环组件I施加振动，五个时效频率需有两个以上时效频率产生的加速度在30~70m/S2之间，产生动应力，与多维分布的残余应力叠加，达到材料的屈服极限时，产生局部的塑性变形，从而降低峰值残余应力，并使残余应力分布均化，提高抗变形能力，振动时效时间为40分钟。
【权利要求】
1.一种转子支架外环组件消应力和稳定尺寸的振动时效方法，其特征是:采用振动时效的频谱振动时效方法对转子支架外环组件进行消除应力处理，从而控制转子支架外环组件(I)尺寸精度，满足装配要求及转子支架运行安全要求，实施振动时效工艺过程中，转子支架外环组件(I)所处状态为:转子支架外环组件一般分为4~6瓣，每瓣根据不同规格由若干立筋板(2)和扇形板(3)焊接而成，在各瓣组圆后与中心体进行装配之前，采用频谱振动时效的方法对转子支架外环组件(I)进行消除应力处理，满足装配尺寸精度要求；各瓣转子支架外环组件(I)组圆后，在与中心体装配前的状态进行频谱振动时效，转子支架外环组件(I)的支撑部分由橡胶垫(4)进行弹性支撑，采用四点支撑的方式，每个支撑部位呈近似90 °分布在外圆立柱(5 )下方,保证工件的稳定,激振器(6 )装卡在两支撑部分的中间位置，与立筋板(2)连接的两立柱(5)之间的扇形板(3)外圆上，采用C形夹(7)将激振器(6)紧密固定在扇形板(3)上，磁吸式拾振器(8)安放于与激振器(6)呈90°的两立柱(5)之间的扇形板(3)位置上，完成激振器控制器的连接，采用频谱振时效的方式对转子支架外环组件(I)进行振动时效，即:用激振器(6)对工件施加周期性外力，选取五个时效频率对工件施加振动，五个时效频率需有两个以上时效频率产生的加速度在30~70m/s2之间，产生动应力， 与多维分布的残余应力叠加，达到材料的屈服极限时，产生局部的塑性变形，从而降低峰值残余应力，并使残余应力分布均化，提高抗变形能力，振动时效时间为40分钟。
【文档编号】C21D10/00GK103526009SQ201310514061
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2013年10月28日
【发明者】侯世璞, 赵鹏, 程广福, 李景, 文道维, 王辉亭, 贾朋刚 申请人:哈尔滨电机厂有限责任公司