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旋挖鉆機桅桿振動時效應(yīng)用分析

來源:南京聚航科技有限公司   2024年06月25日 14:56  

本文采用頻譜諧波振動時效工藝對旋挖鉆機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)振動時效標準要求,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,利用計算機軟件控制的靈活性和可操控性進行參數(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,將補償片連接到接線柱B和C上。

6. 用放大鏡將鉆具對準應(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. 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。

旋挖鉆機桅桿.png

1頻譜諧波時效處理前后δMiscs分布

旋挖鉆機桅桿.png

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%。兩項指標均達到《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

對旋挖鉆機結(jié)構(gòu)件桅桿進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,保護環(huán)境,其技術(shù)效益和經(jīng)濟效益十分可觀。

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