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裝載機的三大結構件為前車架、后車架和動臂，焊接后進行機械加工，由于焊接殘余應力的影響，機械加工后，構件尺寸精度不穩(wěn)定，影響構件的質量。因此，有必要進行消除殘余應力以提高構件尺寸穩(wěn)定性。

振動時效設備投資少，可在加工現場進行，處理時間短，能量消耗少，工藝簡單，且無環(huán)境污染，相對來說比較理想。于是，公司決定采用振動時效技術，并通過實驗驗證振動消除應力的效果。

振動時效工作原理

采用激振器振動的方式，使被時效處理的工件在固有頻率下產生共振，同時給工件施加一個與其共振頻率相一致的激振力，從而向工件輸入能量，產生一定周期性交變作用力，作用力和工件本身殘余應力疊加，超過工件本身的微觀屈服極限，便導致工件發(fā)生微觀的塑彈性力學變化，從而引起殘余應力的降低和均化。使工件內部各方面作用的力基本趨于平衡。防止工件變形，提高工件疲勞極限。工件的尺寸穩(wěn)定性和精度，也得到大大的提高。時效過程數據，通過傳感器顯示在液晶顯示屏上。

試驗產品

裝載機動臂是連接前車架和工作裝置的焊接結構件，裝配安裝孔同軸度的好壞，直接影響前車架和鏟斗的裝配。因此，在動臂加工過程中，必須保證裝配安裝孔的同軸度。

振動時效設備

設備采用南京聚航科技有限公司生產JH-200A液晶全自動振動時效設備，配有激振器、橡膠墊、夾具和高精度傳感器。此設備具有殘余應力動態(tài)跟蹤功能，全自動科學選擇振動頻率，效果穩(wěn)定可靠。

試驗過程

試驗過程中，將振動時效放于整理工序之后、機加工序之前。

實驗工藝流程為：動臂拼搭-焊接-整理-振動時效-機加-拋丸-油漆-穿軸檢測。

實驗過程中，隨機抽選10臺整理后的動臂，根據動臂加工特點和流轉特點，在不改變動臂位置的前提下進行振動時效，每做完一臺，立即做好標識，進行跟蹤，在動臂油漆下線后，采用同軸度量棒檢測振動時效后裝鏟斗孔同軸度情況，并做好記錄。

同一天，另外抽查10臺未經過振動時效處理的動臂，檢測同軸度進行對比。

振動時效操作如下：

1. 擺好專用橡膠墊，將動臂平放于橡膠墊上。

2. 將激振器固定在動臂板上，連接好傳感器。

3. 啟動時效設備，尋找可激振的亞共振頻率，如果沒有找到，則需要適當調整激振器的位置。

4. 時效處理時間約20min，電流、轉速參數在一定范圍內變化，電流范圍4.3-5.2（A），轉速4700-5200（r/min）。

5. 振動后可打印出曲線和參數數據。

檢測工具為同軸度量棒，此檢測方法屬于定性檢測，雖不能知道消除應力的數值，但是能夠得出振動時效對尺寸穩(wěn)定性影響的定性結論。

結果分析

10臺未經過時效處理的動臂，只有3臺通過同軸度量棒檢測，在焊接殘余應力的作用下，其裝配安裝孔尺寸精度穩(wěn)定性差。

10臺經過時效處理的動臂，其裝配安裝孔經同軸度量棒檢測，穿軸全部通過。

實驗結果表明，振動時效設備消除焊接殘余應力效果良好，能夠提高裝載機動臂尺寸穩(wěn)定性，此結論對于工程機械結構構件消除應力、保證尺寸穩(wěn)定性有很好的借鑒作用。