Details

В данной работе исследуется влияние низкочастотной вибрационной обработки (НВО) на уровень остаточных сварочных напряжений в сварных металлоконструкциях Ленинградского металлического завода (ЛМЗ). Основной целью является замена традиционной термической обработки в электрических печах на НВО с использованием установки Vibmatic 8000 для снижения себестоимости производственного цикла и сокращения времени обработки. Проведен анализ методов контроля остаточных напряжений, включая расчетные, экспериментальные и комбинированные подходы. Разработаны рекомендации по применению НВО для сварных конструкций из низколегированных и углеродистых сталей. В ходе опытных работ на образцах и штатных конструкциях (например, кольце верхнем для Воткинской ГЭС) выполнены измерения деформаций и остаточных напряжений до и после НВО, а также проведено сравнение с результатами термической обработки. Результаты показали, что НВО эффективно снижает остаточные напряжения, обеспечивая коэффициент гармоник (KD) в диапазоне 5–50, что соответствует требованиям качества. Основные преимущества метода: Высокая скорость обработки (менее получаса). Отсутствие необходимости в дробеструйной обработке и повторном контроле. Экономический эффект за счет сокращения энергозатрат и времени. Однако метод НВО имеет ограничения: он неприменим для жестких и тонколистовых конструкций из-за риска разрушения при резонансных частотах. На основании проведенных исследований сделан вывод, что НВО является эффективной альтернативой термической обработке для сварных конструкций из углеродистых и низколегированных сталей, обеспечивая снижение затрат и сохранение механических свойств металла. Для внедрения метода рекомендовано учитывать геометрические особенности изделий и проводить предварительные испытания.

This work investigates the influence of low-frequency vibration treatment (LVT) on the level of residual welding stresses in welded metal structures produced by the Leningrad Metal Plant (LMZ). The primary goal is to replace traditional heat treatment in electric furnaces with LVT using the Vibmatic 8000 system to reduce production costs and processing time. An analysis of residual stress control methods was conducted, including computational, experimental, and combined approaches. Recommendations were developed for applying LVT to welded structures made of low-alloy and carbon steels. Experimental work was carried out on test samples and standard structures (e.g., the upper ring for the Votkinsk Hydroelectric Power Plant), measuring deformations and residual stresses before and after LVT, followed by a comparison with heat treatment results. The results demonstrated that LVT effectively reduces residual stresses, providing a harmonic coefficient (KD) in the range of 5–50, which meets quality requirements. The main advantages of the method include: High processing speed (less than half an hour). No need for shot blasting or re-inspection. Economic benefits due to reduced energy consumption and time. However, LVT has limitations: it is unsuitable for rigid and thin-sheet structures due to the risk of failure at resonant frequencies. Based on the research, it was concluded that LVT is an effective alternative to heat treatment for welded carbon and low-alloy steel structures, reducing costs while preserving the metals mechanical properties. For successful implementation, it is recommended to consider the geometric features of the components and conduct preliminary testing.