振動時效工藝在自卸車車架上的應用

某廠家電動輪自卸車車架自投入運行以來，先后出現(xiàn)不同程度的開裂現(xiàn)象，經(jīng)聚航科技對車架的應力測試分析，其主要原因之一是殘余應力較大，這些焊接殘余應力嚴重影響車架強度，特別是疲勞強度，嚴重影響車架正常使用壽命，因此消除車架焊接殘余應力是提高車架質(zhì)量的關(guān)鍵。

經(jīng)過討論研究后，決定采用振動時效工藝消除自卸車車架的焊接殘余應力，并用盲孔法驗證其振動時效效果。

自卸車車架情況

自卸車車架主要由兩根縱梁、一根龍門梁、前梁、舉升橫梁、后橫梁組成，其主要焊縫集中在兩根縱梁及龍門梁上，尤其是兩根縱梁，每根上面有四條長達10M，橫面積170mm²的焊縫，這四條焊縫所形成的焊接殘余應力，平均應力為320Mpa；當焊縫處在這樣大的應力下，再加上車架是低合金高強鋼，焊縫及近縫區(qū)淬硬傾向高，就形成了易產(chǎn)生焊接裂紋的條件缺陷，在車架投入惡劣的環(huán)境使用后，這些焊接條件缺陷得到擴展，使焊縫開裂。

為了避免焊接開裂，降低或均化車架縱梁上的焊接應力是關(guān)鍵因素之一，因此，我們選定車架縱梁做振動焊接試驗件，同時選定車架總成做振動焊和振動時效試驗件。采用JH-600A液晶交流振動時效設備。

車架縱梁振動焊接

振動焊接試驗方法

用兩根車架縱梁作為試驗工件，其中一根縱梁進行常規(guī)預熱焊接（預熱溫度不小于100℃）然后檢測殘余應力，檢測出縱梁在常規(guī)焊接后的殘余應力水平及分布狀態(tài)。用另一根縱梁進行振動焊接，*一層焊前預熱溫度小于50℃（為保證不產(chǎn)生焊接裂紋），第二層起不預熱焊接至車架縱梁焊完，振動焊接后同樣進行殘余應力檢測，將兩組縱梁的應力水平進行對比。

振動焊接工藝參數(shù)選擇

支撐方式：為使車架縱梁易于沿水平方向振動，經(jīng)過現(xiàn)場對車架縱梁幾次調(diào)整，采用三點支撐，在車架縱梁底部前、后兩端處和縱梁中間舉升橫梁扇形板下各放一個橡膠軟墊。

激振點的確定：根據(jù)結(jié)構(gòu)形式確定車架縱梁后端處上部中點為激振點。

工藝參數(shù)：激振力按大共振峰為5-15m/s2調(diào)試，待車架縱梁振動平穩(wěn)后，即開始焊接，且邊振動邊焊接，直到焊完為止；焊接規(guī)范按原文件不變。

車架總成振動焊接

支撐方式：為使車架易于沿水平方向振動，在車架總成焊接定位器底部采用四點支撐，并在車架縱梁后端兩處和前梁兩處焊夾夾持位置各放一個薄型橡膠軟墊。

激振點和拾振器安裝點確定：根據(jù)自卸車結(jié)構(gòu)形式確定車架龍門梁側(cè)邊中點上，并使激振器平面與縱梁垂直。焊接后橫梁與兩縱梁連接處時分別在焊接位置對稱的縱梁上固定拾振器；焊接舉升橫梁與縱梁連接處、兩縱梁總成與小橫梁連接處分別在焊接位置對稱的縱梁上部固定拾振器。

工藝參數(shù)：激振力按大共振峰為≥2m/s²選擇（激振力上限以焊工承受力為限），待車架總成振動平穩(wěn)后，即開始焊接，且邊振動邊焊接，直到焊完為止；焊接規(guī)范工作文件，焊前預熱溫度為50℃。

車架總成振動時效處理

支撐方法確定

車架總成是一個比較復雜的焊接結(jié)構(gòu)件，其支撐點難于選定，在現(xiàn)場對車架總成經(jīng)幾次調(diào)整，為使車架易于繞舉升橫梁扭振和使兩縱梁沿水平方向扭振而采用四點支撐，在車架前保險杠底部掛鉤處和兩縱梁中間舉升橫梁牽引耳板下各放一根枕木形成穩(wěn)定的兩點支撐方式，再在前保險杠底部掛鉤處和兩縱梁中間舉升橫梁牽引耳板下各放一個橡膠軟墊。

激振點的確定

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式確定為車架前保險杠中點為激振點。確定支撐點和激振點后按試驗后制定的工藝參數(shù)（激振力按大共振峰為80-120s/m2的選擇；車架總成振動時效過程自動完成）。所有振動前后殘余應力數(shù)據(jù)及曲線變化率負荷JB5926《振動時效工藝參數(shù)選擇及技術(shù)要求》的要求。

盲孔法測殘余應力方法

在具有殘余應力的構(gòu)件上鉆一個小孔（通常孔徑為1.5-3.0mm，孔深1.5-3.0mm），產(chǎn)生局部應力釋放。由貼在小孔周圍的應變花感受出應變的變化，再由應變儀測試出來。在振動時效前先檢測出構(gòu)件的殘余應力大小及方向，振動時效后，再次進行測量，然后對應力值進行分析比較，計算出振動時效前后焊接殘余應力的相對變化值。

結(jié)論

通過采用對自卸車縱梁進行振動焊接、自卸車車架總成振動焊和振動時效處理后，經(jīng)殘余應力測試證實，振動焊接殘余應力水平普遍降低，振動時效工藝對降低和均化自卸車車架焊接殘余應力時有效的，工藝方法是可行的。