装载机动臂振动时效技术应用

时间：2024-06-12

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，产生一定周期性交变作用力，作用力和工件本身残余应力叠加，**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**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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