Page 60 - 理化检验-物理分册2021年第一期

石国发, 等: 巨型水轮发电机剪断销研发与质量控制

断面收缩率 Z , 电子万能试验机的量程为 300kN ,
3 剪切试验方法
测量精度为 0.5% ; 根据 GB / T229-2007 《 金属材
3.1 力学性能试验 料夏 比 摆 锤 冲 击 试 验 方 法 》 的 技 术 要 求, 采 用

3.1.1 试样制备 PLT302D-3 型金属摆锤自动冲击机在室温( 23 ℃ )

巨型水轮发电机用剪断销料坯材料为 42CrMo 下测量冲击吸收能量; 根据 GB / T231.1-2018 《 金

钢, 热处理状态为锻后调质处理。从 21 件剪断销料 属材料 布氏硬度试验 第 1 部分: 试验方法》 的技术
坯中随机抽取其中一件料坯并加工一组力学性能试 要求, 采 用 TH608 型 数 显 布 氏 硬 度 计 测 量 布 氏
样, 包括两件拉伸试样、 两件 U 型冲击试样和一件 硬度。
布氏硬度试样。 3.1.3 试验结果
3.1.2 试验方法 剪断销料坯材料的力学性能试验结果如表 1 所
根据 GB / T228.1-2010 《 金属材料 拉伸试验 示。可知试验结果符合剪断销设计图纸对剪断销原

第 1 部 分: 室 温 试 验 方 法 》 的 技 术 要 求, 采 用 材料力学性能的要求。获得表 1 数据后, 机组设计
WDW-300 型微机控制电子万能试验机, 测 量规定 者根据表 1 测得的力学性能参数, 估算剪断销剪切
、 断后伸长率 A 、 面外径和剪断销内孔径的预设计尺寸。
塑性延伸强度 R p 0.2 、 抗拉强度 R m
表 1 剪断销力学性能试验结果

Tab 1 Testresultsofmechanical p ro p ertiesofshear p in
规定塑性延伸强度 / MPa 抗拉强度 / MPa 断后伸长率 / % 断面收缩率 / % 冲击吸收能量 / J 布氏硬度 / HBW10
602 , 591 814 , 807 22.0 , 21.0 64 , 64 75 , 71 252
3.2 剪切试验 3.2.3 试验方法
3.2.1 试样制备 确认 设 备 和 剪 断 工 装 状 态 正 常 后, 分 别 对
从上述 剩 余 的 20 件 剪 断 销 料 坯 中 再 随 机 抽 1~3 号剪断销进行拉剪 - 单剪试验, 测量剪断销的
取 3 件加工剪断销试样。剪断销试样加工尺寸为设 最大剪切力。
计估算的剪断销预设计尺寸。 3 件剪断销内孔径尺 1 , 2 号剪断销正常剪断, 3 号剪断销在试验过程
寸一致, 剪切面外径的预设计尺寸成梯 度增加, 如 中并未剪断, 而是剪断销工装破断。

表 2 所示。 由于工装破断, 3 号剪断销未完成试验, 因此加

表 2 剪断销剪切面外径设计尺寸 工了 4 号剪断销( 剪切面外径 d=73.49mm ), 并重

Tab 2 Desi g ndimensionofouterdiameterofshear p ins
新加工了一套剪断销工装以继续完成试验。

shearsurface mm
剪切试验结果如表 3 所示, 可知 1 , 2 号剪断销
试样编号 1 2 3 剪切力接近设计剪切力, 而 3 号剪断销剪切力高于
预估剪切面外径 73.50 74.00 75.50

实际剪切面外径 73.55 74.04 74.52 1 号和 2 号剪断销的约 110kN 。
表 3 剪断销剪切试验结果
加工后的剪断销试样示意图如图 1 所示, 剪断 Tab 3 Sheartestresultsofshear p ins

销外径 D 约为 110mm , 设计剪切力为 1700kN 。 试样编号 剪切面外径 / mm 剪切力 / kN 断裂情况

3.2.2 试验设备 1 73.55 1760 正常剪断
正常剪断
试验采用微机控制电液伺服万能试验机, 其量 2 74.04 1785
未测出。工装断
剪断
程为 2000kN , 测量精度为 1.0% 。 3 74.52 裂时最大拉力
工装破断
试验工装采用东方电机有限公司自制的剪断 为 1895kN

销专用剪断工装, 其示意图如图 2 所示, 图中 D 为
3.2.4 试验结果分析
试 验 套 内 径, 该 剪 断 工 装 的 最 大 承 拉 力 为
在该试验中, 剪断销的剪切面外径增加量 Δd
1900kN 。剪切试验 时, 将 剪 断 销 放 在 两 试 验 套

占剪断销剪切面外径d 的比列很小。如2 号剪断销
内, 与两试验套间隙配合。试验过程中, 工装的一
Δd
端保持不动, 另一端随试验机上夹具向上移动, 两 相对 1 号剪断销的增幅仅为 100%× =100%×
d
试验套随 之 分 离, 使 其 中 的 剪 断 销 剪 切 面 受 到 拉
0.5 =0.68% , 增幅很小, 即当剪断销剪切面外径的
剪力而剪断。 73.5
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