大型轧机辊道机架应力消除案例分析

大型轧机辊道机架焊接后残余应力较大，易发生变形、开裂情况。而为了预防此情况的发生，我们需要对轧机辊道机架进行应力消除。以往，厂家都是用热时效工艺对轧机辊道机械进行时效处理，虽然此方法能够达到消除应力目的，但成本很高，而且热时效的工艺温度不易准确控制，对时效质量也有影响，吊装搬运也很麻烦，处理时间长。

现在厂家急需寻找替代方法，终找到聚航科技，经过双方商讨后，决定采用振动时效方法消除应力，通过实验来判定振动时效的有效性。

大型轧机辊道机架净质量约为15t，外形尺寸为7m*7m*1.2m，设备选用JH-700智能频谱交流振动时效设备，由激振器、传感器、控制器、橡胶垫等组成。

振动时效工艺

振动时效设备的工艺是确保振动时效工艺效果的关键，必须按照振动时效技术行业标准的要求进行选择和调整。用4个橡胶垫支撑工件，激振器固定在工件的边角处，调整激振器的偏心角为30°，使用全自动工艺程序，在电机转速达到2609r/min的时候，出现大加速度值为85m/s²的共振峰，然后设备将自动选择亚共振转速为2590r/min进行30min的时效处理，处理后自动进行振后扫频，打印出工艺曲线。

为了了解轧机辊道机架的振动时效效果，综合考虑了振动时效前后残余应力检测、振动时效工艺曲线等方面，结果表明振动时效工艺效果良好。

振动时效前后残余应力检测

为了定量了解振动时效工艺效果，使用JH-60三维应力磁测系统对焊缝处振动时效前后的残余应力进行了测量。测量结果表明，在振动处理前，焊缝处残余应力集中现象较为严重。在焊缝中心区域应力较高，大剪切残余应力值约为53MPa~67MPa，局部已经超过了安全需用剪切应力，为不安全的残余应力。在焊缝非中心区域应力较大，约为34MPa~37MPa。经振动时效处理，焊缝处残余应力集中现象已消除，焊缝中心区域和非焊缝区域应力值已相近，峰值平均残余应力已经从49MPa左右，下降到30MPa左右，平均下降率约为39%，符合振动时效标准的要求，远小于安全许用剪切应力，轧机辊道机架处于安全的低应力平衡状态。

振动时效工艺曲线判定

在振动时效工艺效果的评定方面，振动时效的工艺曲线是主要的依据。工艺曲线结合振动时效行业标准，可以评定振动时效的工艺效果。

在轧机辊道机架振动处理过程中，振动时效设备记录振动时效工艺曲线，包括振前扫频曲线、时效曲线和振动时效前后扫频比较曲线，其中振前扫频曲线反应了这个工件的固有共振频率的情况，时效曲线反应了在振动时效时间内工件是不是处于亚共振振动的情况；振动时效前后扫频曲线，反映了这个工件振动时效前后，固有共振频率变化的情况，这三个曲线综合反映了振动时效的亚共振振动的实质，而且符合振动时效技术行业标准的“参数曲线观测法”的要求，因此可以判定达到了振动时效工艺效果。

从轧机辊道机架应力消除结果来看，振动时效*可以取代热时效，可有效地消除大型轧机辊道机架等各类焊接结构件的残余应力，有效的防止这类工件出现变形或者开裂的质量问题，不仅可以提高冶金机械产品的质量，而且还取得了可观的长期经济效益，所以振动时效技术可以广泛应用。