振動(dòng)時(shí)效工藝在我廠焊接件的應(yīng)用

第一重型機(jī)器廠

振動(dòng)時(shí)效這一項(xiàng)新技術(shù)在我廠得到了廣泛的推廣應(yīng)用，是同我廠的各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的重視和支持分不開的，是同科技人員的艱苦努力

與忘我的工作分不開的。

一、領(lǐng)導(dǎo)重視

振動(dòng)時(shí)效這項(xiàng)新技術(shù)，新工藝在我廠得到了廣泛的應(yīng)用，廠領(lǐng)導(dǎo)及各部門從不認(rèn)識(shí)到認(rèn)識(shí)、到重視，源于振動(dòng)時(shí)效工藝的優(yōu)越

性、可靠性及節(jié)能和縮短生產(chǎn)周期的特點(diǎn)。

第一次的實(shí)際應(yīng)用，是在廠副總工程師生產(chǎn)廠長(zhǎng)張旭同志的直接指揮下，完成了直徑達(dá)5.2M,重19.3噸的鑄鋼大齒圈的振動(dòng)時(shí)

效，當(dāng)時(shí)的該工件粗加工后，由于工期緊已來(lái)不及熱時(shí)效了，在這種情況下，振動(dòng)時(shí)效的應(yīng)用開始了，一經(jīng)應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)其效果

比熱時(shí)效的處理效果還好，使廠里得到了甜頭。在以后處理的急件如大齒條結(jié)晶銅板等關(guān)鍵部件，更使廠領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)識(shí)到了振動(dòng)時(shí)

效的可靠性及時(shí)性。在這一新工藝推廣工作中，廠科協(xié)、設(shè)計(jì)研究院等單位做了大量的宣傳與組織工作，尤其是廠科協(xié)根據(jù)振

動(dòng)時(shí)效工藝的優(yōu)越性還不被人們普遍認(rèn)識(shí)的情況下，多次舉辦了學(xué)習(xí)班和技術(shù)講座，并派人到海倫去學(xué)習(xí)，組織有關(guān)單位的領(lǐng)

導(dǎo)及技術(shù)人員到一機(jī)床參觀學(xué)習(xí)，在取得了廠各有關(guān)部門的重視后，廠部成立了由總工程師掛帥的振動(dòng)時(shí)效工藝領(lǐng)導(dǎo)小組，并

把這項(xiàng)新工藝納入了我廠的工藝規(guī)程之中。去年我廠又成立了富拉爾基美光振動(dòng)時(shí)效廠，使我廠在鍛件、鑄件、結(jié)構(gòu)件的振動(dòng)

時(shí)效應(yīng)用上走上了正規(guī)化、制度化的軌道。

二、艱苦創(chuàng)業(yè)

振動(dòng)時(shí)效這一新工藝、新技術(shù)，在我廠能全面開花、結(jié)果，是設(shè)計(jì)研究院的正確領(lǐng)導(dǎo)和廠總師辦鉚焊廠的全力支持及振動(dòng)時(shí)效

課題組的技術(shù)人員的艱苦努力的結(jié)果。幾年來(lái)，在課題組負(fù)責(zé)人設(shè)計(jì)研究院電測(cè)科科長(zhǎng)、高級(jí)工程師黃作彬同志的直接組織下，

課題組員不計(jì)時(shí)間、不講報(bào)酬，悉心研究這項(xiàng)新工藝，在工藝研究過(guò)程中，購(gòu)置設(shè)備、設(shè)計(jì)卡具，操作設(shè)備遇到急需處理的工

作和特殊工件，就白班連夜班連節(jié)假日也不休息，在實(shí)干中采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)積累經(jīng)驗(yàn)，他們急工廠之所急積極開發(fā)新工藝，為使

工廠節(jié)約能源、降低消耗作了大量的工作。

三、我廠振動(dòng)時(shí)效的工藝規(guī)程和點(diǎn)滴經(jīng)驗(yàn)介紹

(一)工件的裝卡及卡具設(shè)計(jì)

我廠是重型行業(yè)，產(chǎn)品特點(diǎn)為單件、小批量，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。重型件、鍛件，焊接件等居多，所以在實(shí)施工件振動(dòng)時(shí)，所需工裝卡

具也就特別多，這就給振動(dòng)時(shí)效工藝的實(shí)施帶來(lái)了一定的困難，在所需的工裝卡具中，即有通用型的，也有特殊型的和臨時(shí)型

的，下面就將這些夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及裝卡方式進(jìn)行介紹。

1.大型軸類工件的裝卡

大型軸類工件，如電站轉(zhuǎn)子、軋輥、管模、輥套等鍛造工件，其軸徑一般在600~1200之間，這樣大直徑工件的裝卡其難度是

可想而知的。

首先設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的因素為：

1)卡具的剛度

2)卡具的自振頻率，應(yīng)大于激振器的頻率范圍

3)卡具的裝卡難度

其次，設(shè)計(jì)系列化：

大型軸類件其軸徑變化比較大，如果每一尺寸都設(shè)計(jì)專用夾具，其成本及造價(jià)就太高了，為此在設(shè)計(jì)卡具時(shí)，將其設(shè)計(jì)為三種

通用規(guī)格。

即：a、φ600~φ800

b、φ800~φ1000

c、φ1000~φ1200

下面以φ800~φ1000的卡具為例說(shuō)明這一問(wèn)題，800~1000的卡具形式見圖1。

裝卡特點(diǎn)：

裝卡的接觸面為四點(diǎn)，激振器把合位置在的45平面上，裝卡時(shí)先將卡具掛在軸徑上，轉(zhuǎn)45使激振器與地面平行后，把合卡具，

在軸徑下限時(shí)用短螺栓把合，在軸徑上限時(shí)用加長(zhǎng)螺栓、卡具卡緊后即可進(jìn)行振動(dòng)了。經(jīng)我們的實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，該卡具的主要

技術(shù)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求，但在卡緊程度上略有不足，主要原因是卡具把合，每側(cè)用兩個(gè)螺栓，這樣就出現(xiàn)了把合不勻的現(xiàn)象，

一般在振動(dòng)20min左右，需把合一次螺栓，盡管存有不足，我們還是解決了大型軸類工件的裝卡問(wèn)題。

2.一般類型的軸類工件的裝卡

一般軸類工件如活塞桿、拉桿、齒輪軸、小軋輥等，其軸徑在：15一500之間，對(duì)這一類軸類工件，采用的是平板加ⅴ型拉桿

的裝卡方式。

下面以活塞桿的專用夾具為例進(jìn)行介紹：

活塞桿直徑290，長(zhǎng)度8000。

卡具的結(jié)構(gòu)形式見圖2。圖2是活塞桿的專用卡具，這種卡具雖然有時(shí)兩點(diǎn)接觸，但U型拉桿是兩組，所以在把合時(shí)互不干涉，

加之在設(shè)計(jì)時(shí)將L值取得比較大一般在400左右，使得裝卡時(shí)卡具的受力狀態(tài)比較好，增加了把合牢度，裝卡時(shí)的受力狀態(tài)見

圖3。卡具的設(shè)計(jì)上考慮了不同軸徑的通用性，將平板的把合孔銑成圓鍵型，以適應(yīng)不同寬度的U型拉桿，U型拉桿我們主要

用M30的雙頭螺栓熱彎成型，一般寬度取整數(shù)值，如活塞桿卡具的U型桿寬度適用直徑為的300工件。電機(jī)的裝卡采用了通

孔把合螺栓法，將電機(jī)的底孔擴(kuò)成22，增強(qiáng)把合牢度。

3.小型軸類工作的卡裝

小型軸類工件，如絲桿：鏜桿等，這類工件的直徑-般在100左右，其直徑的大小與電機(jī)的底板相仿或小一些。

對(duì)于批量件，我們就采用兩件并聯(lián)的形式裝卡。

裝卡的形式見圖4。

對(duì)卡具的要求，一般用δ=20的鑰板做裝卡電機(jī)的底板即可，其他用U型壓板窄鋼板等即可，裝卡時(shí)至少應(yīng)有三個(gè)以上的裝卡點(diǎn)。

還要注意兩個(gè)細(xì)軸中間應(yīng)留有一定的間隙b,以能放入卡蘭裝卡激振器，用這種方法，我們曾處理了直徑僅為50mm的刀桿。

單件的裝卡。

對(duì)于單件找不到與其相匹配的工件時(shí)，我們就用平板加型拉桿的卡具夾好后，在支撐方式上想辦法。如果直接振動(dòng)處理會(huì)由于裝

夾卡具和激振器后，使重心偏移，工件出現(xiàn)傾翻現(xiàn)象，另外由于工件比較輕也會(huì)因與支撐物間摩擦力不夠而出現(xiàn)串動(dòng)現(xiàn)象，為此

必須在支撐方式上想辦法。

經(jīng)我們的探索找出了一種比較實(shí)用的支撐方法，支撐方法見圖5。

此種支撐方式加大了支撐力臂，增加了穩(wěn)定性，經(jīng)實(shí)際使用表明，并不影響振動(dòng)效果。

4.超小型和固有頻率高的小型工件的裝卡

對(duì)于這一類工作，一般都是采用振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)處理的方法，如我們?cè)谡駝?dòng)結(jié)晶器銅板時(shí)，就用的一個(gè)大鋼板做振動(dòng)臺(tái)，將結(jié)晶器銅

板按大鋼板的振型情況，一次把合數(shù)件來(lái)振動(dòng)的。

5.大型工作的裝卡

這一類工件比較復(fù)雜，種類各種各樣，對(duì)能允許焊接的工件，就采用焊接輔助工藝支架的辦法，來(lái)把合激振器。個(gè)象大齒圈、鏡

板等類工作，由于輪緣比較厚，一般在400左右。我們就用鋼板割焊成臨時(shí)卡蘭，使用效果也比較理想。

(二)特殊工件的振動(dòng)處理

幾年來(lái)在我們振動(dòng)時(shí)效工藝的實(shí)踐中，遇到了一些比較特殊的工件和特殊的環(huán)境，在此我們把處理的方法予以介紹。

1.工件的共振頻率多，高頻時(shí)過(guò)載的現(xiàn)象。

大鐘拉桿直徑120，長(zhǎng)15米，重1.3T,材質(zhì)15，這樣的工件如果按1/9L法支撐，由于工件的剛度低中間撓度過(guò)大，致使無(wú)法振

動(dòng)，于是我們采用了一端1/9L法支撐，激振器把合在另一側(cè)的端部配重法，解決了撓度過(guò)大的問(wèn)題。

在振動(dòng)過(guò)程中，我們采用86A激振設(shè)備掃頻時(shí)發(fā)現(xiàn)，即使將激振器檔的檔位調(diào)到最低，高頻時(shí)仍出現(xiàn)過(guò)載現(xiàn)象，致使畫不出G(n)

曲線，為此我們?cè)谑褂迷O(shè)備時(shí)，利用設(shè)備的特點(diǎn)，巧妙地解決了這一問(wèn)題，具體做法是：

1)先畫一條G(n)曲線，找出過(guò)載頻率，并找出相鄰振型的頻率值如：七階振型其頻率約7500rpm,八階振型約9200rpm八階振

型的頻率過(guò)載頻率。

2)正式畫G(n)曲線，讓電機(jī)升速超過(guò)七階振型，升速約至9000rpm時(shí)，停止升速，這時(shí)再降速。當(dāng)設(shè)備記數(shù)達(dá)到額定值時(shí)，設(shè)

備就自動(dòng)停機(jī)了。這樣G(n)曲線除了八階振型外，其余的就全部做好了。如果所用的設(shè)備是微機(jī)掃頻儀連振動(dòng)設(shè)備的，可采用振

動(dòng)設(shè)備停機(jī)的方法。

2.剛度低的薄板類工件

我廠生產(chǎn)的1900板坯連鑄機(jī)中的一種工藝模板，尺寸為20×200×5000，中間還有許多方孔，如果單件振動(dòng)容易使模板變形，

尺寸超差，為此我們采用了四件疊在一起的辦法解決了這一問(wèn)題，經(jīng)振后檢查工件的尺寸沒有超差，符合精加工的要求。

3.工件的共振頻率超出設(shè)備應(yīng)用范圍的工件處理

我們?cè)谔幚戆臊X輪軸時(shí)（重2噸）發(fā)現(xiàn)在儀器范圍內(nèi)沒有共振峰掃頻曲線隨頻率的增加呈上升趨勢(shì)，如果用86A、86B設(shè)備，

都因激振力不夠而達(dá)不到時(shí)效的目的，于是改用大功率設(shè)備，用大檔位在高頻區(qū)強(qiáng)迫振動(dòng)，觀察G(T)曲線和加速度幅值，符合

振動(dòng)時(shí)效的工藝要求。

4.冬季室外處理的工件

去年冬季我們?cè)谔幚硪汇@井平臺(tái)時(shí)，由于工件太大無(wú)法運(yùn)至廠房?jī)?nèi)，只能在室外處理，而工件附近距離休息室又較遠(yuǎn)（我們雖

然有50M長(zhǎng)的電機(jī)連線仍不夠長(zhǎng)），設(shè)備放在室外就不能工作。在這種情況下，我們把汽車開到現(xiàn)場(chǎng)，利用車內(nèi)的暖風(fēng)機(jī)使設(shè)

備正常工作，順利地完成該件的振動(dòng)處理任務(wù)。

(三)工藝流程

針對(duì)我廠的工件特點(diǎn)，在工件時(shí)效前先進(jìn)行分析研究，找出工件的共性，用類比法選擇裝卡、支撐激振方法振動(dòng)時(shí)效工藝實(shí)施

過(guò)程如下：

1.初定方案

根據(jù)圖紙、實(shí)物及工藝文件，初步判斷工件能否起振，應(yīng)選用什么類型的激振設(shè)備，采用哪一種裝卡方式。

2.特殊裝卡具的制做

對(duì)于需專用卡具的，其卡具設(shè)計(jì)力求簡(jiǎn)單，除所用的卡具以后還可用于其它工件外，一般應(yīng)盡量減少機(jī)械加工工作量，這樣便

可加速工藝的實(shí)施。

3.做好振前的工藝記錄。

現(xiàn)在我廠已實(shí)行了振動(dòng)時(shí)效工藝雙卡制，振前需將產(chǎn)品的令號(hào)、名稱、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等登記入卡，并對(duì)批量件進(jìn)行編號(hào)。

4.工藝的實(shí)施

目前我廠振動(dòng)時(shí)效的工件其振動(dòng)時(shí)間均大于40min,至少分兩次振動(dòng)處理，其中一次不畫G)G()曲線，但將振動(dòng)參數(shù)詳細(xì)記錄，

對(duì)于多頻工件，以低頻為主，高須為輔。

5.工藝卡的編制

當(dāng)工件時(shí)效完畢后，需填寫《振動(dòng)時(shí)效工藝卡》，附G(n)G(T)曲線交用戶，《工藝實(shí)施記錄卡》和《振動(dòng)時(shí)效工藝卡》的復(fù)

印件一并存檔備查。

四、設(shè)計(jì)研究

我們?cè)谡駝?dòng)處理過(guò)程中，遇到的多數(shù)工件都是在我們工藝實(shí)施中新出現(xiàn)的工件，這就給振動(dòng)時(shí)效工藝的實(shí)施帶來(lái)了不便，一

般情況我們主要采用類比法，對(duì)于特殊和工期不緊的工件，我們是邊處理邊研究，在實(shí)踐中取得技術(shù)資料。

如我們?cè)跁r(shí)效導(dǎo)軌時(shí)就進(jìn)行了動(dòng)應(yīng)力與振型關(guān)系，加速度幅值與振型的關(guān)系的研究，取得極有價(jià)值的科學(xué)數(shù)據(jù)。

在振動(dòng)板時(shí)，我們又進(jìn)行了動(dòng)應(yīng)力測(cè)試和振前振后的殘余應(yīng)力檢測(cè)。對(duì)振前、振后的殘余應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行了量的分析。

在進(jìn)行大鐘拉桿這類細(xì)長(zhǎng)軸類工件的振動(dòng)時(shí)，對(duì)支撐方式的選擇進(jìn)行了試驗(yàn)，使得其選擇的支撐方式使工件的下?lián)献钚〉慕Y(jié)果。

在振動(dòng)某一工件時(shí)，我們對(duì)卡具的自激頻率進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，分辯出工件的真實(shí)振動(dòng)情況。

在最近剛剛完成的黑龍江化工廠儲(chǔ)堿罐的振動(dòng)過(guò)程中，對(duì)7000rpm以下的振型進(jìn)行了觀察記錄。對(duì)正確實(shí)施振動(dòng)，減少不必

要的重復(fù)做了一定的工作。

通過(guò)上述幾個(gè)實(shí)例，可以看出振動(dòng)時(shí)效工藝的研究工作，是一項(xiàng)細(xì)致耐久的工作，只要條件許可就應(yīng)當(dāng)抓住時(shí)機(jī)，如果總希望

能找出一種可供全面研究的特殊工件是不容易的，雖說(shuō)我們的研究工作是長(zhǎng)期的，但將這些材料加以總結(jié)歸納，對(duì)我們的工作

有益處的。

縱觀幾年來(lái)我廠振動(dòng)時(shí)效工藝的實(shí)施情況，雖說(shuō)經(jīng)歷了興衰，但現(xiàn)在已展現(xiàn)出了美好的前景，全國(guó)第一家專業(yè)振動(dòng)時(shí)效（工藝

處理）廠已在我廠成立起來(lái)了，隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)和能源戰(zhàn)略的發(fā)展，振動(dòng)時(shí)效工藝必定會(huì)在我廠全面展開，振動(dòng)時(shí)效這

束艷麗的鮮花也必將在全國(guó)開放，結(jié)出碩果。