本文采用頻譜諧波振動時效工藝對旋挖鉆機(jī)的桅桿實施了消除應(yīng)力，并采用盲孔法驗證了振動時效消除大型焊接結(jié)構(gòu)件殘余應(yīng)力的可行性。

振動時效及殘余應(yīng)力檢測過程

振動時效工藝參數(shù)

設(shè)備采用南京聚航科技有限公司的JH-300A全功能頻譜振動時效設(shè)備，根據(jù)振動時效標(biāo)準(zhǔn)要求，對工件采用四點彈性支撐，激振器通過夾具夾緊在桅桿導(dǎo)軌上?？紤]到構(gòu)件的質(zhì)量及剛度，選擇了A4激振器。在選取時效振型及頻率的過程中，利用計算機(jī)軟件控制的靈活性和可操控性進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，從而調(diào)整了振動時效的適用性，選取*佳振型及頻率對工件進(jìn)行時效處理。根據(jù)裝甲車輛振動消除應(yīng)力技術(shù)要求，所選取的5個振型中，需保證有2個*大振動加速度為30-70m/s²，以保證工件能夠以足夠的能量達(dá)到殘余應(yīng)力消除效果。

殘余應(yīng)力測試

采用盲孔法對頻譜諧波時效前后的殘余應(yīng)力進(jìn)行測試。盲孔法釋放法是目前常用的一種較成熟的殘余應(yīng)力測試方法，在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。檢測儀器采用JHMK殘余應(yīng)力測試系統(tǒng)，由JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀和JHZK鉆孔裝置組成，精度高，測量結(jié)果準(zhǔn)確。

盲孔法測殘余應(yīng)力具體步驟

1. 檢測點選擇在桅桿重焊縫旁約20mm處，時效前后檢測點相距25-30mm。

2. 對桅桿檢測部位進(jìn)行拋光，面積不應(yīng)小于應(yīng)變花面積的4倍。

3. 用丙酮清洗黏貼表面，然后用紗布擦拭直至紗布上無污漬。

4. 在應(yīng)變花黏貼面上滴一滴496膠水，用1號應(yīng)變片與參考軸對齊，將其貼在檢測點表面，其中0°方向與焊縫平行。在應(yīng)變花上覆蓋1張聚四乙烯薄膜，用手指按壓薄膜3-5min，然后固化8h。

5. 將應(yīng)變花的6個引腳通過引線連接到JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀相應(yīng)的接線柱A和B上，將補(bǔ)償片連接到接線柱B和C上。

6. 用放大鏡將鉆具對準(zhǔn)應(yīng)變花中心，然后用膠水將鉆具固定腳黏貼在桅桿上。

7. 使用帶端銑刀的鉆桿劃去應(yīng)變花鉆孔部位的基底。

8. 用φ1mm麻花鉆鉆孔，保持垂直于桅桿表面，壓力適中，鉆孔時間約3min，鉆達(dá)到預(yù)定深度時，拔出鉆桿。

9. 使用φ1.5mm麻花鉆鉆孔，保持其垂直于工件表面，壓力適中，鉆孔時間約為3min，鉆到預(yù)定深度時拔出鉆桿，鉆孔后等待1-2min，測讀應(yīng)變儀讀數(shù)。

10. 所有檢測點檢測完畢后，對桅桿進(jìn)行振動時效。

11. 振動時效完畢后重復(fù)步驟1-步驟8，對時效后的殘余應(yīng)力進(jìn)行檢測。

結(jié)果與分析

時效處理前后對比圖見圖1，時效處理前后應(yīng)力消除率見圖2。

圖1頻譜諧波時效處理前后δMiscs分布

圖2 頻譜諧波時效處理前后應(yīng)力消除率

從圖1和圖2可以看出，經(jīng)過頻譜諧波振動時效處理后，桅桿殘余應(yīng)力比時效處理前整體上有較大幅度的降低，對全部18處測試點而言，頻譜諧波時效處理前、后殘余應(yīng)力消除了9.2%-89.1%，去極值后應(yīng)力消除率平均為54.1%。同時，桅桿殘余應(yīng)力的分布范圍在一定程度上縮小，應(yīng)力水平較之前呈現(xiàn)出更加均勻的變化趨勢，應(yīng)力均化程度為15.0%。兩項指標(biāo)均達(dá)到《振動時效效果評定方法》的要求。

此外，桅桿焊縫附近的應(yīng)力集中問題在很大程度得到了消除，殘余應(yīng)力峰值的應(yīng)力降低幅度較大，達(dá)到58.7%；因此，頻譜諧波振動時效工藝對工件殘余應(yīng)力分布具有明顯的削峰填谷作用。

結(jié)語

對旋挖鉆機(jī)結(jié)構(gòu)件桅桿進(jìn)行頻譜諧波振動時效處理，應(yīng)力消除率平均為54.1%，應(yīng)力均化程度為15.0%，殘余應(yīng)力峰值下降58.7%。對大型結(jié)構(gòu)件桅桿進(jìn)行頻譜諧波振動時效處理，消除應(yīng)力效果可以滿足生產(chǎn)的需要。頻譜諧波時效處理技術(shù)在穩(wěn)定構(gòu)件尺寸精度和消除殘余應(yīng)力方面發(fā)揮了很好的作用，該技術(shù)在保證質(zhì)量的同時提高了生產(chǎn)效率、降低成本，保護(hù)環(huán)境，其技術(shù)效益和經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。