大型水轮机叶片热处理过程温度场和变形的动态测量.docx

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2024-11-04 发布于山东
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第47卷第10期2011年5月

机械工程学报

JOURNALOFMECHANICALENGINEERING

Vo1.47No.10

May2011

DOI:10.3901/JME.2011.10.057

大型水轮机叶片热处理过程温度场和变形的动态测量*

马继宇1,2康进武1,2王天骄1,2喻海良1,2黄天佑1,2

(1.清华大学先进成形制造教育部重点实验室北京100084;

2.清华大学机械工程系北京100084)

摘要：大型水轮机叶片属于复杂曲面结构铸件，在热处理过程中由于冷却不均和相变极易发生翘曲变形，为此建立一套非接触式的温度场和位移连续动态测量系统。该测量系统采用红外热像仪测量温度场，采用非接触式测量方法测量铸件的变形。采用此系统对某工厂叶片生产中热处理冷却阶段的温度场和变形进行实时的测量，得到热处理冷却过程中叶片的表面温度变化和动态变形。在正火和回火冷却阶段叶片出水边的变形量并不简单地与温度和时间成正比关系，在正火阶段出水边变形有2个极值点，回火阶段有1个极值点。叶片变形主要发生在正火冷却阶段，受到温度变化和相变的共同影响，回火冷却阶段变形较小，主要受温度变化的影响。这种测量方法和得到的测量结果对叶片铸件的热处理过程冷却和变形规律研究以及铸件热处理工艺优化具有重要意义。

关键词：水轮机叶片热处理温度场测量变形非接触测量中图分类号：TG156

DynamicMeasurementofTemperatureFieldandDeformationinHydraulicTurbineBladeatCoolingStageofHeatTreatment

MAJiyu1,2KANGJinwu1,2WANGTianjiao1,2YUHailiang1,2HUANGTianyou1,2

(1.KeyLaboratoryforAdvancedMaterialsProcessingTechnologyofMinistryofEducation,

TsinghuaUniversity,Beijing100084;

2.DepartmentofMechanicalEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084)

Abstract:Thehydraulicturbinebladeisakindoflarge,complexandcurvedcasting.Itissusceptibletosignificantwarpingdeformationintheheattreatmentprocessbecauseofno-uniformcoolingandphasetransformation,whichisaseriousproblemforthedimensioncontroloftheblade.Anon-contacttemperaturefieldanddynamicdisplacementmeasurementsystemisestablishedwiththeinfraredthermalimagingsystemusedfortemperaturemeasurementandspecialdevicesforthedeformationmeasurement.Itisadoptedtoinvestigatethetemperaturedistributionanddeformationbehaviorofabladeatthecoolingstagesofnormalizingandtemperinginproduction.Theresultsrevealthetemperatureevolutionsanddynamicdeformationofthebladeinheattreatment.Thedeformationsoftheblademainlyoccuratthecoolingstageofnormalizingowingtotheeffectofunevencolingandphasetransformation.While,