点击数：9312024-08-12来源: 大连大工振动时效科技有限公司_振动时效仪,振动时效机
振动时效工艺在我厂焊接件的应用
第一重型机器厂
振动时效这一项新技术在我厂得到了广泛的推广应用，是同我厂的各级领导的重视和支持分不开的，是同科技人员的艰苦努力
与忘我的工作分不开的。
一、领导重视
振动时效这项新技术，新工艺在我厂得到了广泛的应用，厂领导及各部门从不认识到认识、到重视，源于振动时效工艺的优越
性、可靠性及节能和缩短生产周期的特点。
第一次的实际应用，是在厂副总工程师生产厂长张旭同志的直接指挥下，完成了直径达5.2M,重19.3吨的铸钢大齿圈的振动时
效，当时的该工件粗加工后，由于工期紧已来不及热时效了，在这种情况下，振动时效的应用开始了，一经应用，发现其效果
比热时效的处理效果还好，使厂里得到了甜头。在以后处理的急件如大齿条结晶铜板等关键部件，更使厂领导认识到了振动时
效的可靠性及时性。在这一新工艺推广工作中，厂科协、设计研究院等单位做了大量的宣传与组织工作，尤其是厂科协根据振
动时效工艺的优越性还不被人们普遍认识的情况下，多次举办了学习班和技术讲座，并派人到海伦去学习，组织有关单位的领
导及技术人员到一机床参观学习，在取得了厂各有关部门的重视后，厂部成立了由总工程师挂帅的振动时效工艺领导小组，并
把这项新工艺纳入了我厂的工艺规程之中。去年我厂又成立了富拉尔基美光振动时效厂，使我厂在锻件、铸件、结构件的振动
时效应用上走上了正规化、制度化的轨道。
二、艰苦创业
振动时效这一新工艺、新技术，在我厂能全面开花、结果，是设计研究院的正确领导和厂总师办铆焊厂的全力支持及振动时效
课题组的技术人员的艰苦努力的结果。几年来，在课题组负责人设计研究院电测科科长、高级工程师黄作彬同志的直接组织下，
课题组员不计时间、不讲报酬，悉心研究这项新工艺，在工艺研究过程中，购置设备、设计卡具，操作设备遇到急需处理的工
作和特殊工件，就白班连夜班连节假日也不休息，在实干中采集实验数据积累经验，他们急工厂之所急积极开发新工艺，为使
工厂节约能源、降低消耗作了大量的工作。
三、我厂振动时效的工艺规程和点滴经验介绍
(一)工件的装卡及卡具设计
我厂是重型行业，产品特点为单件、小批量，结构复杂。重型件、锻件，焊接件等居多，所以在实施工件振动时，所需工装卡
具也就特别多，这就给振动时效工艺的实施带来了一定的困难，在所需的工装卡具中，即有通用型的，也有特殊型的和临时型
的，下面就将这些夹具的结构特点及装卡方式进行介绍。
1.大型轴类工件的装卡
大型轴类工件，如电站转子、轧辊、管模、辊套等锻造工件，其轴径一般在600~1200之间，这样大直径工件的装卡其难度是
可想而知的。
首先设计时要考虑的因素为：
1)卡具的刚度
2)卡具的自振频率，应大于激振器的频率范围
3)卡具的装卡难度
其次，设计系列化：
大型轴类件其轴径变化比较大，如果每一尺寸都设计专用夹具，其成本及造价就太高了，为此在设计卡具时，将其设计为三种
通用规格。
即：a、φ600~φ800
b、φ800~φ1000
c、φ1000~φ1200
下面以φ800~φ1000的卡具为例说明这一问题，800~1000的卡具形式见图1。
装卡特点：
装卡的接触面为四点，激振器把合位置在的45平面上，装卡时先将卡具挂在轴径上，转45使激振器与地面平行后，把合卡具，
在轴径下限时用短螺栓把合，在轴径上限时用加长螺栓、卡具卡紧后即可进行振动了。经我们的实际应用发现，该卡具的主要
技术指标均符合设计要求，但在卡紧程度上略有不足，主要原因是卡具把合，每侧用两个螺栓，这样就出现了把合不匀的现象，
一般在振动20min左右，需把合一次螺栓，尽管存有不足，我们还是解决了大型轴类工件的装卡问题。
2.一般类型的轴类工件的装卡
一般轴类工件如活塞杆、拉杆、齿轮轴、小轧辊等，其轴径在：15一500之间，对这一类轴类工件，采用的是平板加ⅴ型拉杆
的装卡方式。
下面以活塞杆的专用夹具为例进行介绍：
活塞杆直径290，长度8000。
卡具的结构形式见图2。图2是活塞杆的专用卡具，这种卡具虽然有时两点接触，但U型拉杆是两组，所以在把合时互不干涉，
加之在设计时将L值取得比较大一般在400左右，使得装卡时卡具的受力状态比较好，增加了把合牢度，装卡时的受力状态见
图3。卡具的设计上考虑了不同轴径的通用性，将平板的把合孔铣成圆键型，以适应不同宽度的U型拉杆，U型拉杆我们主要
用M30的双头螺栓热弯成型，一般宽度取整数值，如活塞杆卡具的U型杆宽度适用直径为的300工件。电机的装卡采用了通
孔把合螺栓法，将电机的底孔扩成22，增强把合牢度。
3.小型轴类工作的卡装
小型轴类工件，如丝杆：镗杆等，这类工件的直径-般在100左右，其直径的大小与电机的底板相仿或小一些。
对于批量件，我们就采用两件并联的形式装卡。
装卡的形式见图4。
对卡具的要求，一般用δ=20的钥板做装卡电机的底板即可，其他用U型压板窄钢板等即可，装卡时至少应有三个以上的装卡点。
还要注意两个细轴中间应留有一定的间隙b,以能放入卡兰装卡激振器，用这种方法，我们曾处理了直径仅为50mm的刀杆。
单件的装卡。
对于单件找不到与其相匹配的工件时，我们就用平板加型拉杆的卡具夹好后，在支撑方式上想办法。如果直接振动处理会由于装
夹卡具和激振器后，使重心偏移，工件出现倾翻现象，另外由于工件比较轻也会因与支撑物间摩擦力不够而出现串动现象，为此
必须在支撑方式上想办法。
经我们的探索找出了一种比较实用的支撑方法，支撑方法见图5。
此种支撑方式加大了支撑力臂，增加了稳定性，经实际使用表明，并不影响振动效果。
4.超小型和固有频率高的小型工件的装卡
对于这一类工作，一般都是采用振动台振动处理的方法，如我们在振动结晶器铜板时，就用的一个大钢板做振动台，将结晶器铜
板按大钢板的振型情况，一次把合数件来振动的。
5.大型工作的装卡
这一类工件比较复杂，种类各种各样，对能允许焊接的工件，就采用焊接辅助工艺支架的办法，来把合激振器。个象大齿圈、镜
板等类工作，由于轮缘比较厚，一般在400左右。我们就用钢板割焊成临时卡兰，使用效果也比较理想。
(二)特殊工件的振动处理
几年来在我们振动时效工艺的实践中，遇到了一些比较特殊的工件和特殊的环境，在此我们把处理的方法予以介绍。
1.工件的共振频率多，高频时过载的现象。
大钟拉杆直径120，长15米，重1.3T,材质15，这样的工件如果按1/9L法支撑，由于工件的刚度低中间挠度过大，致使无法振
动，于是我们采用了一端1/9L法支撑，激振器把合在另一侧的端部配重法，解决了挠度过大的问题。
在振动过程中，我们采用86A激振设备扫频时发现，即使将激振器档的档位调到最低，高频时仍出现过载现象，致使画不出G(n)
曲线，为此我们在使用设备时，利用设备的特点，巧妙地解决了这一问题，具体做法是：
1)先画一条G(n)曲线，找出过载频率，并找出相邻振型的频率值如：七阶振型其频率约7500rpm,八阶振型约9200rpm八阶振
型的频率过载频率。
2)正式画G(n)曲线，让电机升速超过七阶振型，升速约至9000rpm时，停止升速，这时再降速。当设备记数达到额定值时，设
备就自动停机了。这样G(n)曲线除了八阶振型外，其余的就全部做好了。如果所用的设备是微机扫频仪连振动设备的，可采用振
动设备停机的方法。
2.刚度低的薄板类工件
我厂生产的1900板坯连铸机中的一种工艺模板，尺寸为20×200×5000，中间还有许多方孔，如果单件振动容易使模板变形，
尺寸超差，为此我们采用了四件叠在一起的办法解决了这一问题，经振后检查工件的尺寸没有超差，符合精加工的要求。
3.工件的共振频率超出设备应用范围的工件处理
我们在处理半齿轮轴时（重2吨）发现在仪器范围内没有共振峰扫频曲线随频率的增加呈上升趋势，如果用86A、86B设备，
都因激振力不够而达不到时效的目的，于是改用大功率设备，用大档位在高频区强迫振动，观察G(T)曲线和加速度幅值，符合
振动时效的工艺要求。
4.冬季室外处理的工件
去年冬季我们在处理一钻井平台时，由于工件太大无法运至厂房内，只能在室外处理，而工件附近距离休息室又较远（我们虽
然有50M长的电机连线仍不够长），设备放在室外就不能工作。在这种情况下，我们把汽车开到现场，利用车内的暖风机使设
备正常工作，顺利地完成该件的振动处理任务。
(三)工艺流程
针对我厂的工件特点，在工件时效前先进行分析研究，找出工件的共性，用类比法选择装卡、支撑激振方法振动时效工艺实施
过程如下：
1.初定方案
根据图纸、实物及工艺文件，初步判断工件能否起振，应选用什么类型的激振设备，采用哪一种装卡方式。
2.特殊装卡具的制做
对于需专用卡具的，其卡具设计力求简单，除所用的卡具以后还可用于其它工件外，一般应尽量减少机械加工工作量，这样便
可加速工艺的实施。
3.做好振前的工艺记录。
现在我厂已实行了振动时效工艺双卡制，振前需将产品的令号、名称、材质、结构等登记入卡，并对批量件进行编号。
4.工艺的实施
目前我厂振动时效的工件其振动时间均大于40min,至少分两次振动处理，其中一次不画G)G()曲线，但将振动参数详细记录，
对于多频工件，以低频为主，高须为辅。
5.工艺卡的编制
当工件时效完毕后，需填写《振动时效工艺卡》，附G(n)G(T)曲线交用户，《工艺实施记录卡》和《振动时效工艺卡》的复
印件一并存档备查。
四、设计研究
我们在振动处理过程中，遇到的多数工件都是在我们工艺实施中新出现的工件，这就给振动时效工艺的实施带来了不便，一
般情况我们主要采用类比法，对于特殊和工期不紧的工件，我们是边处理边研究，在实践中取得技术资料。
如我们在时效导轨时就进行了动应力与振型关系，加速度幅值与振型的关系的研究，取得极有价值的科学数据。
在振动板时，我们又进行了动应力测试和振前振后的残余应力检测。对振前、振后的残余应力状态进行了量的分析。
在进行大钟拉杆这类细长轴类工件的振动时，对支撑方式的选择进行了试验，使得其选择的支撑方式使工件的下挠最小的结果。
在振动某一工件时，我们对卡具的自激频率进行了监测，分辩出工件的真实振动情况。
在最近刚刚完成的黑龙江化工厂储碱罐的振动过程中，对7000rpm以下的振型进行了观察记录。对正确实施振动，减少不必
要的重复做了一定的工作。
通过上述几个实例，可以看出振动时效工艺的研究工作，是一项细致耐久的工作，只要条件许可就应当抓住时机，如果总希望
能找出一种可供全面研究的特殊工件是不容易的，虽说我们的研究工作是长期的，但将这些材料加以总结归纳，对我们的工作
有益处的。
纵观几年来我厂振动时效工艺的实施情况，虽说经历了兴衰，但现在已展现出了美好的前景，全国第一家专业振动时效（工艺
处理）厂已在我厂成立起来了，随着新技术的不断开发和能源战略的发展，振动时效工艺必定会在我厂全面展开，振动时效这
束艳丽的鲜花也必将在全国开放，结出硕果。
