热时效加振动时效,更有效去除叶轮铸造残余应力

点击数:3032022-05-24来源: 振动时效仪 振动时效机 应力消除设备

叶轮是水汽轮机、发动机、风机和压缩机等产品的关键部件,其作用是对流过的液体或气体进行增压或能量转换,其常用的材料有铸铁、铸钢、铸铝和非金属材料等。按其结构形式可将叶轮分为闭式叶轮、半开式叶轮和开式叶轮3 类,其中闭式叶轮由叶片和前后盖板组成。


闭式叶片通常为不规则曲面,且曲面的翘曲度大、壁厚薄,对尺寸精度、形状公差及表面粗糙度等质量要求高,铸造工艺繁杂。在叶轮的铸造、热处理过程中,工件内部会产生残余应力,而残余应力会降低工件的实际承载能力、使工件变形或产生尺寸变化、加速应力腐蚀、减低疲劳寿命,因此消除工件内部的残余应力尤为重要。


消除残余应力的办法


退火

将工件提升到一定温度,保温一段时间后,随炉降温,可以使工件内部晶粒产生位错滑移和位错攀移,从而达到快速消除残余应力的目的。去除残余应力的过程促进了平衡相的形成和析出,这些平衡相尺寸粗大,会严重影响工件的力学性能,并不适合铝合金闭式叶轮去除残余应力。


热时效


热时效是将金属放置在加热炉中,经过升温、保温和降温3 个过程,使金属迅速膨胀和收缩,从而降低材料的屈服极限。加工完成后,残余应力高的地方就会超出屈服极限,使工件产生晶格滑移和微小的塑性变形,从而将残余应力释放、降低和均化。


该工艺的优点是能够大幅降低残余应力,若炉温均匀,严格控制升、降温度可消除50% ~ 70% 的残余应力。


振动时效


振动时效技术是一项环保型新技术,在该技术的基础上出现了智能型振动时效设备。目前,人们已经在焊接件、铸件、压力容器件、柴油机机身和水泥设备等方面进行了应力消除研究,并取得了一定的成果。但是,振动时效需要根据工件的形状、大小等具体结构设计不同的工艺参数,


工艺较复杂且难掌握。    热时效和振动时效是两种常见的消除应力技术。对于叶轮而言,因其薄壁结构、高尺寸精度要求、高力学性能要求等特点,并不适合长时间热时效,也不适合强力的振动时效,否则将无法保证叶轮的尺寸精度和力学性能要求。


因此,合理的热时效和振动时效相结合的办法应运而生。    通过两种方式的有效结合,并设置不同的参数,可有效降低薄壁铝合金叶轮铸件的应力。当进气口外圆直径为500 mm 时,热时效温度为180 ℃,振动时效偏心距1.5 mm 为最佳应力去除参数。


 


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振动时效3D展示
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