水泥輸送泵車是建筑機(jī)械的新成員，它通過液壓油缸的循環(huán)工作把水泥輸送到需要的地方。泵車在工作過程中承受工作油缸和換向油缸的循環(huán)沖擊，是一個(gè)典型的承受交變動(dòng)載荷的機(jī)械結(jié)構(gòu)。其工作裝置是懸臂結(jié)構(gòu)，在使用過程中，臂架的關(guān)鍵部分經(jīng)常出現(xiàn)裂紋。臂架材料為高強(qiáng)度鋼，是箱型梁焊接結(jié)構(gòu)，裂紋形成的原因之一有可能是因?yàn)楹附庸に嚥划?dāng)，殘余應(yīng)力集中引起的。
受某生產(chǎn)商委托，對(duì)其生產(chǎn)的37米水泥砼輸送車臂架的焊接殘余應(yīng)力進(jìn)行測(cè)試及分析研究，為合理制定焊接工藝及泵車的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)提供依據(jù)。
殘余應(yīng)力測(cè)試方法
本次測(cè)試采用磁測(cè)法測(cè)量殘余應(yīng)力，此方法是一種無損檢測(cè)方法，適用于鐵磁性材料。儀器采用聚航科技生產(chǎn)的JH-60三維應(yīng)力磁測(cè)系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，軟件控制測(cè)量，適合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。
A、B系數(shù)標(biāo)定
采用磁彈性法測(cè)量殘余應(yīng)力時(shí)，為了獲得實(shí)際構(gòu)架中的應(yīng)力值，標(biāo)定曲線是必須的。在標(biāo)定時(shí)，試樣的材質(zhì)、組織狀態(tài)、晶粒度等與被測(cè)構(gòu)架必須相同。通過在實(shí)驗(yàn)室對(duì)標(biāo)定試樣進(jìn)行加載，得到BN強(qiáng)度MP值與應(yīng)力的對(duì)應(yīng)關(guān)系-標(biāo)定曲線。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)構(gòu)架上的MP值，從標(biāo)定曲線上即得到構(gòu)架上的應(yīng)力。
標(biāo)定試樣采用泵車臂架材料，按實(shí)際焊接工藝焊接后，加工成300*2*35mm的板狀試樣。由于試樣在加工過程中往往有初始應(yīng)力存在。因此，試樣在標(biāo)定以前均加熱到200℃保溫24小時(shí)后隨爐冷卻，以消除試樣上初始應(yīng)力對(duì)標(biāo)定曲線的影響。
現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試
測(cè)試之前應(yīng)用橡膠水去掉漆皮，測(cè)試部位用中號(hào)砂紙進(jìn)行手工打磨，去掉氧化層，使測(cè)點(diǎn)處金屬表層裸露、平整、無明顯凹坑。試驗(yàn)中選擇的BN信號(hào)分辨率為20-70KHz，測(cè)試深度為0.07mm。
焊接殘余應(yīng)力測(cè)試部位及測(cè)試工況
泵車工作裝置有四節(jié)臂架組成，臂架是箱型梁焊接結(jié)構(gòu)。測(cè)試過程中，根據(jù)裂紋出現(xiàn)的部位及有限元計(jì)算的結(jié)果，重點(diǎn)測(cè)試部位是箱型梁的主焊縫和臂架工作中受力較大的焊縫部位。對(duì)于箱型梁，根據(jù)其結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，選擇九條等距離的橫向線及五條等距離的縱向線，測(cè)點(diǎn)分布在這些線上。其余三節(jié)臂架測(cè)點(diǎn)的處理與臂架一方法相同。
殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果及其分析
分別對(duì)四節(jié)臂架焊態(tài)及消氫處理后的殘余應(yīng)力進(jìn)行測(cè)試。表1為臂架一焊態(tài)和消氫后的殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果。結(jié)果表明：消氫后各個(gè)測(cè)點(diǎn)的殘余應(yīng)力均有不同程度的消除，平均消除21.1%。其余三節(jié)臂架的測(cè)試結(jié)果的規(guī)律與此基本相同，臂架二消氫后的殘余應(yīng)力平均消除21.2%，臂架三消氫后的殘余應(yīng)力平均消除16.6%，臂架四消氫后的殘余應(yīng)力平均消除19.2%。根據(jù)測(cè)試結(jié)果可得臂架一焊態(tài)和消氫后的殘余應(yīng)力曲線。由此看出，測(cè)點(diǎn)的殘余應(yīng)力分布規(guī)律基本符合一般箱型梁的殘余應(yīng)力分布規(guī)律。
結(jié)論
從上述結(jié)果可看出，磁測(cè)法可以檢測(cè)水泥砼泵車臂架焊接殘余應(yīng)力，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。測(cè)試點(diǎn)的選擇與分布基本上反映了混凝土泵車臂架焊接結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力分布情況，測(cè)試的結(jié)果與一般箱型梁焊接結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力分布規(guī)律大致相同。
