逆变柜框架振动时效工艺应用

逆变柜框架为钢焊接结构，是由数百个大小不同的零部件焊接而成，其体积大，外形尺寸为4550*1220*2120mm，重约3吨，焊缝多，在后续装配时有严格的尺寸要求。柜体经过焊接、机械加工等工艺过程，其内部产生了残余应力。残余应力会降低框架的尺寸稳定性和机械物理性能，在使用过程中会引起应力应变和失效，尺寸精度得不到保证，因此在工艺中考虑对整个框架进行残余应力消除。

本次生产厂家决定选用振动时效工艺对逆变柜框架进行时效处理，使用设备为南京聚航科技有限公司的JH-578A数码交流振动时效设备，采用高速变频伺服电机，激振力大，寿命长。

振动时效工艺及效果判定

振前分析及准备工作

逆变柜框架为钢焊接结构，内部焊接件分布均匀，属典型的长型零件。振前检查整个逆变柜框架，无明显的缩孔、夹渣、裂纹及虚焊等缺陷。

1. 选择支撑点。在预测的有效振型的节线附近弹性支撑工件，对典型的长型零件，距离两端2/9L即大约1m的地方采用橡胶垫做四点弹性支撑。

2. 安装激振器。激振器应固定装在工件刚性较大且振幅较大处，长型零件激振点一般位于两端或中间，在此选择框架底座中间位置为激振点。

3. 固定拾振器  拾振器固定在远离激振器且在振幅较大处即激振点最大位置处。

试振逆变柜框架

1. 选择激振器偏心距，由小到大使工件在最大工作转速区间内产生共振，必要时使用手动旋钮寻找合适的偏心档位。

2. 全程扫频，测出各阶共振频率值，找出共振峰，确定主、附振频率及扫描范围，按主振频率的振型调整支撑点、激振点、拾振点及方向。在扫频过程中，工件有时会出现几个振幅峰，其中最重要的即为最低频率的峰，即一阶共振峰。在一般情况下，时效处理在一阶亚共振区进行，亚共振区是指一阶共振峰的前言，最大加速度值的1/3-2/3处，这一区域的频率为主振频率。

3. 以主振频率激振工件，调节偏心距。调节的原则是装置不过载且工件关键部位动应力峰值介于该部位工件应力的1/3-2/3处。

逆变柜框架的振动时效处理

试振完成后，确定时效参数为：f_振=2971r/m，T_振=30min，偏心号=60%。

1. 对工件进行主振，振前扫频打印振前扫描曲线。

2. 在亚共振区选择频率主振工件，该频率下工件关键部位动应力的峰值应介于该部位工件应力的1/3-2/3处。

3. 主振工件，记录振幅时间（A-T）曲线，起振后振幅时间（A-T）曲线的振幅上升，然后变平或上升后下降然后再变平，从变平开始稳定3-5min为振动截止时间。一般累计振动时间不超过40min，振幅时间曲线如图2。

4. 进行振后扫频，记录振幅频率曲线，主振工件并打印振中时效曲线，如图3，其中

虚线为振前扫频曲线，实线为振后扫频曲线。

 

振动时效处理效果判定

根据GB/T25712-2010标准，振动时效工艺效果判定方法第4.1.2款，“出现下列情况之一时，即判定为达到振动时效效果”。

A 振幅时间A-T曲线上升后变平；

B 振幅时间A-T曲线上升后下降然后变平；

C 振幅频率A-F曲线振后比振前峰值升高；

d振幅频率A-F曲线振后比振前峰值左移；

C 振幅频率A-F曲线振后比振前频带变窄。

从实际振动之后打印出来的（A-T）及（A-F）曲线来看，符合b、c、d三条。

从逆变柜后续的装配过程来看，整个结构没有出现大的导致无法装配的变形和开裂。

因此可以判定，振动时效工艺很好地解决了逆变柜框架的结构稳定性问题。

结论

1. 逆变柜框架作为大型焊接结构件，对于去除残余应力保持结构稳定性而言，振动时效工艺具有可操作性和经济性，优于热时效和自然时效。

2. 从振动时效结果来看，此工艺效果符合GB/T25712-2010标准，并在后续的装配中得以验证，结构尺寸稳定性得以保证，因而此方法确实行之有效。