旋挖鉆機(jī)桅桿振動(dòng)時(shí)效應(yīng)用分析

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

振動(dòng)時(shí)效及殘余應(yīng)力檢測(cè)過程

振動(dòng)時(shí)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(dòng)時(shí)效設(shè)備，根據(jù)振動(dòng)時(shí)效標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)工件采用四點(diǎn)彈性支撐，激振器通過夾具夾緊在桅桿導(dǎo)軌上。考慮到構(gòu)件的質(zhì)量及剛度，選擇了A4激振器。在選取時(shí)效振型及頻率的過程中，利用計(jì)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(dòng)時(shí)效的適用性，選取*佳振型及頻率對(duì)工件進(jìn)行時(shí)效處理。根據(jù)裝甲車輛振動(dòng)消除應(yīng)力技術(shù)要求，所選取的5個(gè)振型中，需保證有2個(gè)*大振動(dòng)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(cè)試

采用盲孔法對(duì)頻譜諧波時(shí)效前后的殘余應(yīng)力進(jìn)行測(cè)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(cè)試方法，在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。檢測(cè)儀器采用JHMK殘余應(yīng)力測(cè)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(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。

盲孔法測(cè)殘余應(yīng)力具體步驟

1. 檢測(cè)點(diǎn)選擇在桅桿重焊縫旁約20mm處，時(shí)效前后檢測(cè)點(diǎn)相距25-30mm。

2. 對(duì)桅桿檢測(cè)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(hào)應(yīng)變片與參考軸對(duì)齊，將其貼在檢測(cè)點(diǎn)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(gè)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(duì)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(shí)間約3min，鉆達(dá)到預(yù)定深度時(shí)，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(shí)間約為3min，鉆到預(yù)定深度時(shí)拔出鉆桿，鉆孔后等待1-2min，測(cè)讀應(yīng)變儀讀數(shù)。

10. 所有檢測(cè)點(diǎn)檢測(cè)完畢后，對(duì)桅桿進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效。

11. 振動(dòng)時(shí)效完畢后重復(fù)步驟1-步驟8，對(duì)時(shí)效后的殘余應(yīng)力進(jìn)行檢測(cè)。

結(jié)果與分析

時(shí)效處理前后對(duì)比圖見圖1，時(shí)效處理前后應(yīng)力消除率見圖2。

圖1頻譜諧波時(shí)效處理前后δMiscs分布

圖2 頻譜諧波時(shí)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(dòng)時(shí)效處理后，桅桿殘余應(yīng)力比時(shí)效處理前整體上有較大幅度的降低，對(duì)全部18處測(cè)試點(diǎn)而言，頻譜諧波時(shí)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(shí)，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(shì)，應(yīng)力均化程度為15.0%。兩項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《振動(dòng)時(shí)效效果評(píng)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(dòng)時(shí)效工藝對(duì)工件殘余應(yīng)力分布具有明顯的削峰填谷作用。

結(jié)語

對(duì)旋挖鉆機(jī)結(jié)構(gòu)件桅桿進(jìn)行頻譜諧波振動(dòng)時(shí)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(duì)大型結(jié)構(gòu)件桅桿進(jìn)行頻譜諧波振動(dòng)時(shí)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(shí)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(shí)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。