振动时效设备在汽车起重机吊臂维修中的应用

某厂承接了一台16吨汽车起重机的维修工作。事故原因主要是超载使用造成吊臂折断，吊臂折断位于吊臂支座与变幅缸支座之间，距离变幅缸支座孔中心约0.5m。折断处上、下盖板与腹板相接处的焊缝撕裂，腹板张开，上、下盖板弯曲变形。

吊臂经焊接修复后，使用过程中又造成基本臂第二次折断。折断处与第一次折断位置相同，焊缝被重新撕裂，腹板处贴板及加强板均张开，造成基本臂进一步损坏。

吊臂是由4块钢板拼焊而成的箱型结构。经分析，二次折断的主要原因如下：

1. 第一次修复时割去已发生材料屈服的折断处腹板时，火焰切割、补焊腹板及腹板加强板等作业在吊臂折断处造成应力集中及较大残余应力，且未经任何处理。

2. 第一次修复的结构形式不合理。

3. 由于施焊条件限制及操作者技术水平造成的焊接缺陷等。

可以看出，为了确保吊臂的修复工作取得成功，必须解决上述问题。在对吊臂折断处的受力状况进行分析论证后，决定采用修复时重点加强腹板两翼、减少焊缝及切实保证焊缝质量的措施，从而确保2、3项问题的解决。

在修复过程中，残余应力的形成是一个综合而复杂的过程。首先，在折断处的局部范围内，补焊腹板的8条焊缝在焊接过程中造成温度场严重不均，导致该区域产生较大的残余应力。其次，由于焊接腹板上的加强板时形成的封闭焊缝，接头处拘束度较大，产生的残余应力也大。以上两点是导致起重臂在同一位置发生二次折断的直接原因。要想克服或减少上述过程产生的残余应力，所采用的方法一是在焊前预热，二是焊后热处理。而对于长度达10m的吊臂进行全尺寸预热及焊后热处理是非常困难的。同时，预热会给吊臂修复带来难以想象的困难，而局部的热处理也会使吊臂产生严重的变形。针对以上情况，采用了振动时效法来消除吊臂修复后的局部残余应力。

设备采用南京聚航科技有限公司的JH-600A振动时效设备，采用高速变频伺服电机，激振力大、寿命长、时效效果好。

振动时效的效果主要取决于振动处理的工艺过程，关键是确定工件支撑点和激振器安放点的位置，主要参数是振幅、频率和振型，

激振器应安装在工件振幅较大的位置，支撑点尽可能选在振动波节处。因此，确定两支承点选在距吊臂两端约1.2m处，而激振器位置选在两支撑点正中略偏折断处一侧。

激振力根据动应力的大小来确定。经过动应力测试和试振，将激振器偏心距调至70%处，激振力达10.5KN，吊臂质量约1.1t。振动处理时间确定为25min。

在已确定的各工艺参数状态下，经过振动时效处理后，对工件进行第二次扫描。通过对振前、振后的振幅-时间曲线和振幅-频率曲线比较，说明该处理完全达到振动时效工艺效果。

经过第二次修复后的汽车起重机吊臂正常使用近一年，且未发生类似故障。