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    熱時效加振動時效,更有效去除葉輪鑄造殘余應力

    更新時間:2022/5/7  點擊數:251


        葉輪是水汽輪機、發動機、風機和壓縮機等產品的關鍵部件,其作用是對流過的液體或氣體進行增壓或能量轉換,其常用的材料有鑄鐵、鑄鋼、鑄鋁和非金屬材料等。按其結構形式可將葉輪分為閉式葉輪、半開式葉輪和開式葉輪3 類,其中閉式葉輪由葉片和前后蓋板組成。 閉式葉片通常為不規則曲面,且曲面的翹曲度大、壁厚薄,對尺寸精度、形狀公差及表面粗糙度等質量要求高,鑄造工藝繁雜。在葉輪的鑄造、熱處理過程中,工件內部會產生殘余應力,而殘余應力會降低工件的實際承載能力、使工件變形或產生尺寸變化、加速應力腐蝕、減低疲勞壽命,因此消除工件內部的殘余應力尤為重要。

    消除殘余應力的辦法

    退火
    將工件提升到一定溫度,保溫一段時間后,隨爐降溫,可以使工件內部晶粒產生位錯滑移和位錯攀移,從而達到快速消除殘余應力的目的。去除殘余應力的過程促進了平衡相的形成和析出,這些平衡相尺寸粗大,會嚴重影響工件的力學性能,并不適合鋁合金閉式葉輪去除殘余應力。
    熱時效
    熱時效是將金屬放置在加熱爐中,經過升溫、保溫和降溫3 個過程,使金屬迅速膨脹和收縮,從而降低材料的屈服極限。加工完成后,殘余應力高的地方就會超出屈服極限,使工件產生晶格滑移和微小的塑性變形,從而將殘余應力釋放、降低和均化。該工藝的優點是能夠大幅降低殘余應力,若爐溫均勻,嚴格控制升、降溫度可消除50% ~ 70% 的殘余應力。
    振動時效
    振動時效技術是一項環保型新技術,在該技術的基礎上出現了智能型振動時效設備。目前,人們已經在焊接件、鑄件、壓力容器件、柴油機機身和水泥設備等方面進行了應力消除研究,并取得了一定的成果。但是,振動時效需要根據工件的形狀、大小等具體結構設計不同的工藝參數,工藝較復雜且難掌握。

        熱時效和振動時效是兩種常見的消除應力技術。對于葉輪而言,因其薄壁結構、高尺寸精度要求、高力學性能要求等特點,并不適合長時間熱時效,也不適合強力的振動時效,否則將無法保證葉輪的尺寸精度和力學性能要求。因此,合理的熱時效和振動時效相結合的辦法應運而生。

        通過兩種方式的有效結合,并設置不同的參數,可有效降低薄壁鋁合金葉輪鑄件的應力。當進氣口外圓直徑為500 mm 時,熱時效溫度為180 ℃,振動時效偏心距1.5 mm 為最佳應力去除參數。

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