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)件殘余應力的可行性。

振動時效及殘余應力檢測過程

振動時效工藝參數(shù)

設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力消除效果。

殘余應力測試

采用盲孔法對頻譜諧波時效前后的殘余應力進行測試。盲孔法釋放法是目前常用的一種較成熟的殘余應力測試方法，在工程中得到了廣泛的應用。檢測儀器采用JHMK殘余應力測試系統(tǒng)，由JHYC靜態(tài)應變儀和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，面積不應小于應變花面積的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. 在應變花黏貼面上滴一滴496膠水，用1號應變片與參考軸對齊，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. 將應變花的6個引腳通過引線連接到JHYC靜態(tài)應變儀相應的接線柱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變花鉆孔部位的基底。

8. 用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，鉆到預定深度時拔出鉆桿，鉆孔后等待1-2min，測讀應變儀讀數(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步驟1-步驟8，對時效后的殘余應力進行檢測。

結(jié)果與分析

時效處理前后對比圖見圖1，時效處理前后應力消除率見圖2。

圖1頻譜諧波時效處理前后δMiscs分布

圖2 頻譜諧波時效處理前后應力消除率

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、后殘余應力消除了9.2%-89.1%，去極值后應力消除率平均為54.1%。同時，桅桿殘余應力的分布范圍在一定程度上縮小，應力水平較之前呈現(xiàn)出更加均勻的變化趨勢，應力均化程度為15.0%。兩項指標均達到《振動時效效果評定方法》的要求。

此外，桅桿焊縫附近的應力集中問題在很大程度得到了消除，殘余應力峰值的應力降低幅度較大，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，應力消除率平均為54.1%，應力均化程度為15.0%，殘余應力峰值下降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。