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水電鋼閘門在焊接制造過程中，焊接點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生較高的溫度，這些結(jié)構(gòu)點(diǎn)會(huì)因?yàn)闇囟茸兓鸩牧习l(fā)生物理變化，產(chǎn)生殘余應(yīng)力，從而促使其結(jié)構(gòu)發(fā)生不穩(wěn)定的變化。常用的殘余應(yīng)力消除方法有熱時(shí)效、振動(dòng)時(shí)效、超聲波時(shí)效，因水工鋼鋼結(jié)構(gòu)閘門制造外形尺寸較大，需采用振動(dòng)時(shí)效工藝消除應(yīng)力。本文主要是研究分析振動(dòng)時(shí)效工藝在水電鋼閘門制造中的應(yīng)用，從工程實(shí)踐中總結(jié)一套切實(shí)可行的方法。

水電鋼閘門及采用設(shè)備介紹

某公司承制泄洪系統(tǒng)閘門設(shè)備，該系統(tǒng)由五個(gè)表孔和一個(gè)底孔組成，總工程量約2000噸。閘門設(shè)備主要分為門葉、支臂和支鉸三大部分，*大單元重量約為30噸，*大板厚達(dá)55mm。焊接要求高、焊接變形大，主要技術(shù)偏差在0.5-1.0mm之內(nèi)，需要對(duì)弧面進(jìn)行機(jī)械加工，并需采取有效措施消除焊接應(yīng)力。

設(shè)備采用聚航科技生產(chǎn)的JH-700A智能頻譜交流振動(dòng)時(shí)效設(shè)備，采用高速變頻伺服電機(jī)，激振力大，消除率高。一鍵式操作，智能控制，功能齊全。

振動(dòng)時(shí)效工作原理

振動(dòng)時(shí)效工藝就是通過振動(dòng)，使工件內(nèi)部殘余的內(nèi)應(yīng)力和附加的振動(dòng)應(yīng)力的矢量和達(dá)到超過材料屈服強(qiáng)度的時(shí)候，使材料發(fā)生微量的塑性變形，從而使材料內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力得以松弛和減輕。

通過振動(dòng)時(shí)效消除殘余應(yīng)力可以有效地加強(qiáng)工件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，增加工件在使用過程中的穩(wěn)定性和尺寸精度，使工件更好地滿足工作所需的精度要求。與傳統(tǒng)的熱處理時(shí)效釋放殘余應(yīng)力相比，振動(dòng)時(shí)效的消除率更高、更環(huán)保、節(jié)能、省時(shí)、節(jié)約成本。

振動(dòng)時(shí)效工藝應(yīng)用

振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)的選擇

表孔弧門門葉分6節(jié)，長度為13.48米，高度約為1.68米，最寬約為3.4米，屬于梁型件，單節(jié)重量在10-28噸之間。

支臂分4個(gè)單元件制造，長度約為13.4米，高度1.3米，寬度1.0米，屬于梁型件，單節(jié)重量約25噸。

根據(jù)門葉及支臂結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，及多次反復(fù)試振，確定了如下工藝參數(shù)：

支撐方式：底部四點(diǎn)支撐，支撐件為枕木

激振點(diǎn)：激振器安裝在門葉面板和支臂翼板上，用卡具卡緊。

施振位置：門葉在支撐點(diǎn)之間，焊接應(yīng)力較為集中及后續(xù)使用時(shí)載荷集中部位：支臂在端部處。

激振頻率：例如：第2節(jié)發(fā)生振動(dòng)時(shí)效時(shí)產(chǎn)生了一個(gè)共振峰，在3100轉(zhuǎn)/分，通過加速度幅值來操控。

處理時(shí)間：20-30分鐘。

振動(dòng)時(shí)效工藝曲線分析

 

圖1 門葉和支臂振動(dòng)時(shí)效處理曲線

從門葉、支臂處理時(shí)獲得的曲線可看出：

振幅時(shí)間A-t，曲線上升后變平；振幅頻率A-f，曲線峰值振后的比振前的高、峰值點(diǎn)振后的比振前的向左偏移、帶寬振后的比振前的窄、共振峰有產(chǎn)生裂變。表示應(yīng)力消除的較為明顯。

總結(jié)

采用振動(dòng)時(shí)效工藝消除水電鋼閘門殘余應(yīng)力，并對(duì)振動(dòng)前后尺寸進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)其各項(xiàng)尺寸并沒有發(fā)生變化，相對(duì)穩(wěn)定。結(jié)果表明，振動(dòng)時(shí)效工藝可用于水電閘門的殘余應(yīng)力消除，且振動(dòng)時(shí)效工藝可有效的提升工件穩(wěn)定性、尺寸精度。