企业档案
- 会员类型：免费会员
- 工商认证： 【未认证】
- 最后认证时间：
- 法人：
- 注册号：
- 企业类型：生产商
- 注册资金：人民币万
联系我们
联系人：郝先生
技术文章
工程机械臂架振动时效工艺应用
点击次数：14 发布时间：2024/5/8 15:01:54
混凝土机械臂架总成的生产是整个工程机械生产的关键环节，工程机械臂架的生产通常采用拼装阻焊工艺，即将四块钢板阻焊成箱体结构。随着工程机械臂架生产周期的缩短与臂架长度的逐步增大，臂架阻焊变形引起的后期装配问题也被提上了日程，例如，臂架整体的变形过大引起的装配问题及后期臂架的干涉等，增加了臂架的返工率，严重影响了生产。
焊接残余应力的存在大大影响了工程机械的生产进度，通过选择合理的焊接工艺参数，可以在一定程度上降低焊接残余应力。但是，对于大型焊接箱体来说，箱体阻焊存在着焊接工艺实施的局限性，效果并不显著。为达到生产工艺要求的效果，有必要在臂架阻焊后，机械加工进行时效处理，降低或消除臂架焊接位置的残余应力。消除残余应力方法主要有自然时效法、热时效法和振动时效法。根据实际生产的需要，自然时效法不利于生产周期的缩短，热时效法成本太高，所以考虑振动时效工艺消除残余应力。
振动时效参数的选择
激振力的选取应考虑材料屈服点及屈服强度的变化，激振频率的选取应根据残余应力分布状态为依据，并考虑构件的振型。关于激振力的选择，如果施加的激振力比较小则消除残余应力的效果比较差，太大则可能超过工件的疲劳强度。当消除工件表面的残余应力时，激振力的选择应使其产生的动应力σd≤σ-1；消除工件内部的残余应力时，其产生的动应力σd≤σ0.01.
频率因素影响振动效果的差大，共振频率下消除残余应力的效果要好得多，而此时原始残余应力越大，采用大的激振动力，则振动处理消除残余应力的效果更好。采用较小的能耗，选择主振峰值的1/3-2/3所对应的频率为主振频率，不会对工件造成疲劳损伤，还可以提高工件的疲劳寿命。
不同结构件重量，给出了如下参考时间，如表1。
表1 振动时间的选择与工件重量的关系
| 工件重量 | ＜1 | 1-4.5 | 大于4.5 |
| 振动时间 | 10-20 | 20-30 | 30-45 |
振动时效的效果
当焊接接头采用振动时效处理后，接头部位的残余应力会发生较大变化。采用盲孔法对某杆件焊接焊缝附近振动时效后的残余应力进行检测。结果如表2。
表2 盲孔法对振动时效后残余应力的测试结果
| 振残余应力/MPa | 振后残余应力/MPa | ||||
| 大应力 | 小应力 | 差值 | 大应力 | 小应力 | 差值 |
| 453.7 | -55.7 | 509.4 | 272.3 | 145.7 | 126.6 |
| 318.1 | 229.0 | 89.1 | 129.6 | 76.5 | 53.1 |
同时，采用划线机对经过振动时效处理的拼装阻焊的弯臂进行测量，弯臂长约10m，假定弯臂在振动时效处理后根部中心面未发生变化，并以此为基准，依次取弯臂不同位置多个点，测量其到中心面的距离变化，测量结果如表3。
表3 振动后距离变化
| 取点个数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 振动时效后距中心面距离 | 352 | 284 | 311 | 285 | 261 | 238 | 203 | 187 | 183 |
| 振动时效后距中心面距离 | 369 | 309 | 332 | 308 | 287 | 265 | 233 | 217 | 214 |
| 差值 | 17 | 25 | 21 | 23 | 24 | 27 | 30 | 30 | 31 |
可见，振动时效在一定程度上可降低和均化工件焊接部位的残余应力，并加速臂架焊接应力的快速释放，缩短了臂架焊接变形的时间，为后续加工的稳定性打下基础。
振动时效提高臂架装配及作业的稳定性
臂架阻焊后进行振动时效处理，可以让臂架加速应力释放并产生变形。通过后续机加工艺的实施，可保证臂架的装配精度，从根本上解决臂架生产后期精度变差的问题。
同时在臂架作业时，其会承受较大的动载荷，这种动载荷是由于臂架的收展、变幅俯仰运动以及承载时的冲击造成的。臂架工作时的实际应力是动载荷引起的应力和残余应力的叠加。若在生产过程中，残余应力已经得到释放，则会在一定程度上减少臂架工作时承受的实际应力，提高臂架的抗疲劳能力。据统计，振动时效可降低工件残余应力30%-70%，提高工件抗变形能力12%-23%，可与热时效效果相比。
总结
1. 随着工程机械臂架生产周期的缩短和臂架长度的逐步增大，臂架组焊后残余应力的释放会引起后期生产的一系列问题，臂架生产需要引进新的工艺；
2. 振动技术的成熟和研究，为振动技术在工程机械臂架生产上的应用提供了有利的参考依据。通过合理化参数的选择与实施，可提高臂架装配的稳定性及臂架作业时整体的稳定性。
原创作者：南京聚航科技有限公司
