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混凝土機(jī)械臂架總成的生產(chǎn)是整個(gè)工程機(jī)械生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，工程機(jī)械臂架的生產(chǎn)通常采用拼裝阻焊工藝，即將四塊鋼板阻焊成箱體結(jié)構(gòu)。隨著工程機(jī)械臂架生產(chǎn)周期的縮短與臂架長(zhǎng)度的逐步增大，臂架阻焊變形引起的后期裝配問(wèn)題也被提上了日程，例如，臂架整體的變形過(guò)大引起的裝配問(wèn)題及后期臂架的干涉等，增加了臂架的返工率，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)。

焊接殘余應(yīng)力的存在大大影響了工程機(jī)械的生產(chǎn)進(jìn)度，通過(guò)選擇合理的焊接工藝參數(shù)，可以在一定程度上降低焊接殘余應(yīng)力。但是，對(duì)于大型焊接箱體來(lái)說(shuō)，箱體阻焊存在著焊接工藝實(shí)施的局限性，效果并不顯著。為達(dá)到生產(chǎn)工藝要求的效果，有必要在臂架阻焊后，機(jī)械加工前進(jìn)行時(shí)效處理，降低或消除臂架焊接位置的殘余應(yīng)力。消除殘余應(yīng)力方法主要有自然時(shí)效法、熱時(shí)效法和振動(dòng)時(shí)效法。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的需要，自然時(shí)效法不利于生產(chǎn)周期的縮短，熱時(shí)效法成本太高，所以考慮振動(dòng)時(shí)效工藝消除殘余應(yīng)力。

振動(dòng)時(shí)效參數(shù)的選擇

激振力的選取應(yīng)考慮材料屈服點(diǎn)及屈服強(qiáng)度的變化，激振頻率的選取應(yīng)根據(jù)殘余應(yīng)力分布狀態(tài)為依據(jù)，并考慮構(gòu)件的振型。關(guān)于激振力的選擇，如果施加的激振力比較小則消除殘余應(yīng)力的效果比較差，太大則可能超過(guò)工件的疲勞強(qiáng)度。當(dāng)消除工件表面的殘余應(yīng)力時(shí)，激振力的選擇應(yīng)使其產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力σ_d≤σ_-1；消除工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力時(shí)，其產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力σ_d≤σ_0.01.

頻率因素影響振動(dòng)效果的極差極大，共振頻率下消除殘余應(yīng)力的效果要好得多，而此時(shí)原始?xì)堄鄳?yīng)力越大，采用大的激振動(dòng)力，則振動(dòng)處理消除殘余應(yīng)力的效果更好。采用較小的能耗，選擇主振峰值的1/3-2/3所對(duì)應(yīng)的頻率為主振頻率，不會(huì)對(duì)工件造成疲勞損傷，還可以提高工件的疲勞壽命。

不同結(jié)構(gòu)件重量，給出了如下參考時(shí)間，如表1。

表1 振動(dòng)時(shí)間的選擇與工件重量的關(guān)系

振動(dòng)時(shí)效的效果

當(dāng)焊接接頭采用振動(dòng)時(shí)效處理后，接頭部位的殘余應(yīng)力會(huì)發(fā)生較大變化。采用盲孔法對(duì)某桿件焊接焊縫附近振動(dòng)時(shí)效前后的殘余應(yīng)力進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果如表2。

表2 盲孔法對(duì)振動(dòng)時(shí)效前后殘余應(yīng)力的測(cè)試結(jié)果

同時(shí)，采用劃線機(jī)對(duì)經(jīng)過(guò)振動(dòng)時(shí)效處理的拼裝阻焊的彎臂進(jìn)行測(cè)量，彎臂長(zhǎng)約10m，假定彎臂在振動(dòng)時(shí)效處理前后根部中心面未發(fā)生變化，并以此為基準(zhǔn)，依次取彎臂不同位置多個(gè)點(diǎn)，測(cè)量其到中心面的距離變化，測(cè)量結(jié)果如表3。

表3 振動(dòng)前后距離變化

可見(jiàn)，振動(dòng)時(shí)效在一定程度上可降低和均化工件焊接部位的殘余應(yīng)力，并加速臂架焊接應(yīng)力的快速釋放，縮短了臂架焊接變形的時(shí)間，為后續(xù)加工的穩(wěn)定性打下基礎(chǔ)。

振動(dòng)時(shí)效提高臂架裝配及作業(yè)的穩(wěn)定性

臂架阻焊后進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效處理，可以讓臂架加速應(yīng)力釋放并產(chǎn)生變形。通過(guò)后續(xù)機(jī)加工藝的實(shí)施，可保證臂架的裝配精度，從根本上解決臂架生產(chǎn)后期精度變差的問(wèn)題。

同時(shí)在臂架作業(yè)時(shí)，其會(huì)承受較大的動(dòng)載荷，這種動(dòng)載荷是由于臂架的收展、變幅俯仰運(yùn)動(dòng)以及承載時(shí)的沖擊造成的。臂架工作時(shí)的實(shí)際應(yīng)力是動(dòng)載荷引起的應(yīng)力和殘余應(yīng)力的疊加。若在生產(chǎn)過(guò)程中，殘余應(yīng)力已經(jīng)得到釋放，則會(huì)在一定程度上減少臂架工作時(shí)承受的實(shí)際應(yīng)力，提高臂架的抗疲勞能力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，振動(dòng)時(shí)效可降低工件殘余應(yīng)力30%-70%，提高工件抗變形能力12%-23%，可與熱時(shí)效效果相比。

總結(jié)

1. 隨著工程機(jī)械臂架生產(chǎn)周期的縮短和臂架長(zhǎng)度的逐步增大，臂架組焊后殘余應(yīng)力的釋放會(huì)引起后期生產(chǎn)的一系列問(wèn)題，臂架生產(chǎn)需要引進(jìn)新的工藝；

2. 振動(dòng)技術(shù)的成熟和研究，為振動(dòng)技術(shù)在工程機(jī)械臂架生產(chǎn)上的應(yīng)用提供了有利的參考依據(jù)。通過(guò)合理化參數(shù)的選擇與實(shí)施，可提高臂架裝配的穩(wěn)定性及臂架作業(yè)時(shí)整體的穩(wěn)定性。