接觸網(wǎng)作業(yè)車的構(gòu)架為箱體梁結(jié)構(gòu)件，屬于大型構(gòu)件，主要是通過焊接組成。在焊接過程中構(gòu)架會產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力，而焊接殘余應(yīng)力會影響構(gòu)件的尺寸穩(wěn)定性，進(jìn)而影響整車的穩(wěn)定性。生產(chǎn)廠家為解決焊接殘余應(yīng)力的問題找到聚航科技，希望我們能夠提供解決方法。通過雙方商討后，決定采用振動時(shí)效工藝消除殘余應(yīng)力，并通過對比振前、振后殘余應(yīng)力值，分析振動時(shí)效的可行性和實(shí)用性。

振動時(shí)效工藝的制定

振動時(shí)效的工作原理是以振動的形式將負(fù)載作用在工件上，當(dāng)施加的外載荷應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力的疊加數(shù)值超過工件材料的理論屈服極限時(shí)，工件發(fā)生塑形變形，其焊接殘余應(yīng)力得到降低并均化。

本次試驗(yàn)車型為W型接觸網(wǎng)作業(yè)車，試件是轉(zhuǎn)向架；質(zhì)量為1610kg；外形尺寸為3440mm*2176mm*789mm。

試驗(yàn)設(shè)備采用聚航科技生產(chǎn)的JH-600A液晶交流振動時(shí)效設(shè)備，采用高速變頻伺服電機(jī)，時(shí)效效果穩(wěn)定可靠，更有殘余應(yīng)力動態(tài)跟蹤功能，時(shí)效效果可達(dá)60%。

振動時(shí)效基本工藝參數(shù)

1. 振動頻率的選擇：金屬構(gòu)件因其固有特性，具有幾種不同振型的共振頻率。振動頻率由構(gòu)件最終的形狀、質(zhì)量及構(gòu)件的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)剛性等因素決定。選取共振頻率時(shí)，在振前全頻掃描曲線中選取加速度范圍，在5g-20g之內(nèi)的一個(gè)峰值作為振動頻率處理。

2. 振動時(shí)間的確定：根據(jù)構(gòu)架的重量、材質(zhì)，通過多次試驗(yàn)確定45min是zui佳振動時(shí)間。

3. 支撐點(diǎn)的選擇：用4個(gè)橡膠墊支撐在工件的波節(jié)處，距側(cè)梁端部800mm，左右位置以側(cè)梁邊緣為基準(zhǔn)，距離相同。

4. 激振器的安裝位置：對稱的金屬構(gòu)件的安裝位置一般選擇在工件的中心或重心位置，因此，構(gòu)件激振器的安裝位置選擇在側(cè)梁中間部位，這也是波峰位置。根據(jù)shou次振動時(shí)效對激振器的偏心角度進(jìn)行調(diào)整，確認(rèn)角度為5°。

5. 加速度傳感器的安裝位置：將加速度傳感器安裝在側(cè)梁縱向中心線上距測量端部約350mm位置處，遠(yuǎn)離激振器的波峰位置。

振動時(shí)效工藝流程

根據(jù)作業(yè)車構(gòu)架振動時(shí)效的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了試驗(yàn)工藝流程：開工前準(zhǔn)備，振動時(shí)效過程、振動時(shí)效結(jié)果判定，保存掃頻曲線和結(jié)果，現(xiàn)場整理。

振動時(shí)效過程中應(yīng)注意，激振器的安裝部位必須保證平整，如果不平整可考慮用手工打磨或更換其他平整的位置裝夾，所有電纜不能與構(gòu)架直接接觸，為防止電纜損傷應(yīng)墊有膠皮，振動頻率應(yīng)在5g-20g加速度范圍內(nèi)選擇1-4個(gè)峰值進(jìn)行振動時(shí)效處理。通過對比振前、振后的參數(shù)曲線，如存在下述情況之一時(shí)，可以認(rèn)為該時(shí)效效果合格：一是a-t曲線上升后變平；二是a-t曲線上升后下降然后變平；三是振后a-n曲線加速度峰值比振前升高；四是振后a-n曲線的共振頻率比振前降低；五是振后a-n曲線的帶寬比振前變窄；六是振后a-n曲線的共振峰有裂變現(xiàn)象發(fā)生；七是n-t曲線下降后變平。根據(jù)設(shè)備型號和現(xiàn)場實(shí)際試驗(yàn)總結(jié)選定振后a-n曲線加速度峰值比振前提升、振后a-n曲線的共振頻率比振前下降為作業(yè)車構(gòu)架振動時(shí)效判定依據(jù)。

振動時(shí)效效果評價(jià)

構(gòu)架的共振頻率振后比振前降低，振動加速度值振后比振前升高，因?yàn)闅堄鄳?yīng)力與構(gòu)架的剛度、固有頻率成正比，當(dāng)殘余應(yīng)力降低和均化后，剛度降低，固有頻率降低，阻尼減少使加速度值上升。選取振后和振前相近的頻率值對應(yīng)的加速度進(jìn)行比較，用振后、振前相差不大于100r/min頻率作為對比點(diǎn)，比較加速度值。當(dāng)升高值不小于0.1g時(shí)即可認(rèn)為升高，可以判定振動時(shí)效結(jié)果合格。1號共振峰滿足對比點(diǎn)，振后頻率5951r/min，振前頻率5955r/min，降低4r/min，振后加速度值為6.6g，振前加速度為6.1g，升高值為0.4r/min。通過掃頻曲線振后振前的對比圖，可以確定振動時(shí)效處理后的構(gòu)架達(dá)到工藝效果。

依據(jù)振動時(shí)效的判定依據(jù)，處理結(jié)果合格，但由于沒有具體殘余應(yīng)力數(shù)值，不能直觀評價(jià)殘余應(yīng)力的降低范圍，故對該構(gòu)架進(jìn)行殘余應(yīng)力測試。

使用JH-30殘余應(yīng)力檢測儀對構(gòu)架振后和振前進(jìn)行殘余應(yīng)力測試，從數(shù)據(jù)上可看出振后和振前應(yīng)力得到了有效降低，下降率平均為60%，振動時(shí)效對構(gòu)架內(nèi)部焊接殘余應(yīng)力的減少或均化效果顯著。

結(jié)論

通過以上試驗(yàn)證明振動時(shí)效工藝可有效的消除接觸網(wǎng)作業(yè)車構(gòu)件的焊接殘余應(yīng)力，保證了構(gòu)件的強(qiáng)度和使用壽命，進(jìn)而保證了作業(yè)車構(gòu)架機(jī)械質(zhì)量以及整車的穩(wěn)定性。