Page 62 - 理化检验-物理分册2021年第一期
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石国发, 等: 巨型水轮发电机剪断销研发与质量控制


            动明显。材料硬度的剧烈波动将造成剪断销剪切                              均成功剪断, 试验结果如表 7 所示。
            强度的剧烈波动, 导致剪断销剪切力的剧烈波动。                                        表 7  剪断销重新剪切试验结果

            剪断销剪切力的剧烈波动将直接影响剪断销试验                                     Tab 7 Resultsofsheartesta g ainofshear p ins
            的完成情 况, 影 响 成 品 剪 断 销 剪 切 面 加 工 尺 寸 选                 试样编号    剪切面外径 / mm   剪切力 / kN  布氏硬度 / HBW

            择的合理 性, 进 而 影 响 剪 断 销 在 机 组 中 使 用 的 安                   7         73.53      1673        260

                                                                    1         73.99      1735        273

            全性和可靠性。                                                 2         74.54      1769        265
                         表 5  批量剪断销硬度测试结果
                                                                  可见通过批量剪断销布氏硬度测试, 从中挑选
                   Tab 5 Hardnesstestresultsofbatchshear p ins HBHLD
             试样编号     1    2   3    4    5    6    7   8       出布氏硬度波动较小的剪断销, 控制剪断销料坯的
               硬度    322  244  328  313  317  292  331  348    布氏硬度均匀性, 可以实现控制剪断销剪切力的波
             试样编号     9   10   11   12   13  14   15   16
               硬度    336  300  296  313  333  219  260  325    动性和均匀性, 为最后成品剪断销尺寸的确认提供
                                                               了保障, 并达到了控制批量剪断销剪切力和质量的
            3.6  最终试验方案———控制硬度均匀性                              目地。
                 为了控制批量剪断销剪切力的均匀性, 获得剪
            切力波动性合适的批量剪断销, 剪断销的一致性检                           4  结论
            验是有必要的。在实际生产过程中, 受检验成本及                                通过上述分析和试验, 可以采用控制批量剪断
            剪断销尺寸等因素影响, 相较于对每件剪断销进行                            销材料的布氏硬度波动来控制剪断销剪切力的波
            常温力学性能试验或剪切试验, 在材料尺寸和质量
                                                               动, 具体有以下几个步骤。
            满足硬度测试标准的条件下, 对每件剪断销进行硬
                                                                   ( 1 )严格控制剪断 销 材 料 的 锻 造 和 热 处 理 质
            度测试是可以实现的, 而且具有便捷和可操性等优
                                                               量, 为控制批量料坯的硬度均匀提供保障。
            点。作者研究的巨型水轮发电机剪断销尺寸符合里
                                                                   ( 2 )在剪断销材料经热处理后, 对剪断销材料

            氏硬度检测标准 GB / T17394.1-2014 对 D 型探头
                                                               进行力学性能试验, 判断材料性能与使用要求的符
            的要求, 可以进行剪断销硬度测试。
                                                               合性, 确定剪断销硬度波动性控制范围。
                 实际操作时, 应首先调整和固化剪断销材料的
                                                                   ( 3 )对剪断销进行批量硬度测试, 并按硬度波
            锻造和热处理工艺, 保证剪断销料坯的热处理均匀
                                                               动性要求挑选剪断销, 进行硬度均匀性控制。
            性和硬度均匀性, 严格控制热处理质量。当材料达
                                                                   ( 4 )根据剪断销材料力学性能试验结果, 初步
            到设计使用的热处理状态和材料性能后, 将剪断销
                                                               确定剪断销剪切面加工尺寸。
                                 不大于 1.6 μ m 即可进行硬

                                                                   ( 5 )从挑选出的剪断销料坯中选出 3 件, 加工
            的端部平面打磨至 R a
            度测试。对该批次材料进行重新热处理后, 实测 16
                                                               剪切试样, 并进行剪切试验。
            件剪断销料坯的硬度, 结果如表 6 所示。
                                                                   ( 6 )通过剪切试验结果, 确定最终剪断销剪切
                  表 6  重新热处理后同一批次剪断销硬度测试结果
                                                               面加工尺寸。
              Tab 6 Hardnesstestresultsofthesamebatchshear p insafter

                            heattreatmenta g ain     HBHLD         结合当前剪切试验条件, 采用上述 6 个步骤, 通
             试样编号     1    2   3    4    5    6    7   8       过控制批量剪断销布氏硬度波动的方式实现了控制
               硬度    273  265  276  286  290  294  260  225    剪断销剪切力波动, 从而实现了对成品剪断销质量
             试样编号     9   10   11   12   13  14   15   16
               硬度    282  278  292  262  295  241  284  234    的控制, 基本满足了巨型水轮机剪断销的试验和使
                                                               用要求。实际运行结果稳定、 可靠, 具有非常高的便
                可 见 重 新 热 处 理 后 实 际 硬 度 波 动 差 为                利性、 可操作性和经济性。
            70HBHLD 。为了使剪断销硬度波动更小, 选择加

            工时, 可以剔除硬度与平均值 271 HBHLD 差距较                       参考文献:

            大的试样 8 , 16 两件料坯, 再加工剪断销。                           [ 1 ]   夏鑫, 周建中, 肖剑, 等 . 基于导水机构水力损失的水
                 根据上述硬度测试结果, 随机选取一件剪断销
                                                                    轮机精 细 模 型 辨 识 [ J ] . 电 力 系 统 自 动 化, 2014 , 38
            进行力学性能试验, 并重新预估剪断销内孔径尺寸                                 ( 1 ): 57-61.
            和剪断销剪切面外径后, 再次加工 3 件剪断销进行                           [ 2 ]   邰能灵, 侯志俭, 李晓华, 等 . 大型水轮发电机 组 微 机
            全尺寸剪切试验。 3 件编号分别为 7 , 1 , 2 的剪断销                        保护装置 的 总 体 设 计 [ J ] . 继 电 器, 2001 , 29 ( 8 ): 28-
             4 4
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