振動時效設(shè)備在汽車起重機(jī)吊臂維修中的應(yīng)用

某廠承接了一臺16噸汽車起重機(jī)的維修工作。事故原因主要是超載使用造成吊臂折斷，吊臂折斷位于吊臂支座與變幅缸支座之間，距離變幅缸支座孔中心約0.5m。折斷處上、下蓋板與腹板相接處的焊縫撕裂，腹板張開，上、下蓋板彎曲變形。

吊臂經(jīng)焊接修復(fù)后，使用過程中又造成基本臂第二次折斷。折斷處與第一次折斷位置相同，焊縫被重新撕裂，腹板處貼板及加強(qiáng)板均張開，造成基本臂進(jìn)一步損壞。

吊臂是由4塊鋼板拼焊而成的箱型結(jié)構(gòu)。經(jīng)分析，二次折斷的主要原因如下：

1. 第一次修復(fù)時割去已發(fā)生材料屈服的折斷處腹板時，火焰切割、補(bǔ)焊腹板及腹板加強(qiáng)板等作業(yè)在吊臂折斷處造成應(yīng)力集中及較大殘余應(yīng)力，且未經(jīng)任何處理。

2. 第一次修復(fù)的結(jié)構(gòu)形式不合理。

3. 由于施焊條件限制及操作者技術(shù)水平造成的焊接缺陷等。

可以看出，為了確保吊臂的修復(fù)工作取得成功，必須解決上述問題。在對吊臂折斷處的受力狀況進(jìn)行分析論證后，決定采用修復(fù)時重點加強(qiáng)腹板兩翼、減少焊縫及切實保證焊縫質(zhì)量的措施，從而確保2、3項問題的解決。

在修復(fù)過程中，殘余應(yīng)力的形成是一個綜合而復(fù)雜的過程。首先，在折斷處的局部范圍內(nèi)，補(bǔ)焊腹板的8條焊縫在焊接過程中造成溫度場嚴(yán)重不均，導(dǎo)致該區(qū)域產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。其次，由于焊接腹板上的加強(qiáng)板時形成的封閉焊縫，接頭處拘束度較大，產(chǎn)生的殘余應(yīng)力也大。以上兩點是導(dǎo)致起重臂在同一位置發(fā)生二次折斷的直接原因。要想克服或減少上述過程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，所采用的方法一是在焊前預(yù)熱，二是焊后熱處理。而對于長度達(dá)10m的吊臂進(jìn)行全尺寸預(yù)熱及焊后熱處理是非常困難的。同時，預(yù)熱會給吊臂修復(fù)帶來難以想象的困難，而局部的熱處理也會使吊臂產(chǎn)生嚴(yán)重的變形。針對以上情況，采用了振動時效法來消除吊臂修復(fù)后的局部殘余應(yīng)力。

設(shè)備采用南京聚航科技有限公司的JH-600A振動時效設(shè)備，采用高速變頻伺服電機(jī)，激振力大、壽命長、時效效果好。

振動時效的效果主要取決于振動處理的工藝過程，關(guān)鍵是確定工件支撐點和激振器安放點的位置，主要參數(shù)是振幅、頻率和振型，

激振器應(yīng)安裝在工件振幅較大的位置，支撐點盡可能選在振動波節(jié)處。因此，確定兩支承點選在距吊臂兩端約1.2m處，而激振器位置選在兩支撐點正中略偏折斷處一側(cè)。

激振力根據(jù)動應(yīng)力的大小來確定。經(jīng)過動應(yīng)力測試和試振，將激振器偏心距調(diào)至70%處，激振力達(dá)10.5KN，吊臂質(zhì)量約1.1t。振動處理時間確定為25min。

在已確定的各工藝參數(shù)狀態(tài)下，經(jīng)過振動時效處理后，對工件進(jìn)行第二次掃描。通過對振前、振后的振幅-時間曲線和振幅-頻率曲線比較，說明該處理完全達(dá)到振動時效工藝效果。

經(jīng)過第二次修復(fù)后的汽車起重機(jī)吊臂正常使用近一年，且未發(fā)生類似故障。