导读:
装载机的三大结构件为前车架、后车架和动臂,焊接后进行机械加工,由于焊接残余应力的影响,机械加工后,构件尺寸精度不稳定,影响构件的质量。因此,有必要进行消除残余应力以提高构件尺寸稳定性。
振动时效设备投资少,可在加工现场进行,处理时间短,能量消耗少,工艺简单,且无环境污染,相对来说比较理想。于是,公司决定采用振动时效技术,并通过实验验证振动消除应力的效果。
振动时效工作原理
采用激振器振动的方式,使被时效处理的工件在固有频率下产生共振,同时给工件施加一个与其共振频率相一致的激振力,从而向工件输入能量,产生一定周期性较变作用力,作用力和工件本身残余应力叠加,超过工件本身的微观屈服极限,便导致工件发生微观的塑弹性力学变化,从而引起残余应力的降低和均化。使工件内部各方面作用的力基本趋于平衡。防止工件变形,提高工件疲劳极限。工件的尺寸稳定性和精度,也得到大大的提高。时效过程数据,通过传感器显示在液晶显示屏上。
试验产品
装载机动臂是连接前车架和工作装置的焊接结构件,装配安装孔同轴度的好坏,直接影响前车架和铲斗的装配。因此,在动臂加工过程中,必须保证装配安装孔的同轴度。
振动时效设备
设备采用南京聚航科技有限公司生产JH-200A液晶全自动振动时效设备,配有激振器、橡胶垫、夹具和高精度传感器。此设备具有残余应力动态跟踪功能,全自动科学选择振动频率,效果稳定可靠。
试验过程
试验过程中,将振动时效放于整理工序之后、机加工序之前。
实验工艺流程为:动臂拼搭-焊接-整理-振动时效-机加-抛丸-油漆-穿轴检测。
实验过程中,随机抽选10台整理后的动臂,根据动臂加工特点和流转特点,在不改变动臂位置的前提下进行振动时效,每做完一台,立即做好标识,进行跟踪,在动臂油漆下线后,采用同轴度量棒检测振动时效后装铲斗孔同轴度情况,并做好记录。
同一天,另外抽查10台未经过振动时效处理的动臂,检测同轴度进行对比。
振动时效操作如下:
1. 摆好专用橡胶垫,将动臂平放于橡胶垫上。
2. 将激振器固定在动臂板上,连接好传感器。
3. 启动时效设备,寻找可激振的亚共振频率,如果没有找到,则需要适当调整激振器的位置。
4. 时效处理时间约20min,电流、转速参数在一定范围内变化,电流范围4.3-5.2(A),转速4700-5200(r/min)。
5. 振动后可打印出曲线和参数数据。
检测工具为同轴度量棒,此检测方法属于定性检测,虽不能知道消除应力的数值,但是能够得出振动时效对尺寸稳定性影响的定性结论。
结果分析
10台未经过时效处理的动臂,只有3台通过同轴度量棒检测,在焊接残余应力的作用下,其装配安装孔尺寸精度稳定性差。
10台经过时效处理的动臂,其装配安装孔经同轴度量棒检测,穿轴全部通过。
实验结果表明,振动时效设备消除焊接残余应力效果良好,能够提高装载机动臂尺寸稳定性,此结论对于工程机械结构构件消除应力、保证尺寸稳定性有很好的借鉴作用。
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