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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，是一個典型的承受交變動載荷的機(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為焊接工藝不當(dāng)，殘余應(yīng)力集中引起的。

受某生產(chǎn)商委托，對其生產(chǎn)的37米水泥砼輸送車臂架的焊接殘余應(yīng)力進(jìn)行測試及分析研究，為合理制定焊接工藝及泵車的設(shè)計、生產(chǎn)提供依據(jù)。

殘余應(yīng)力測試方法

本次測試采用磁測法測量殘余應(yīng)力，此方法是一種無損檢測方法，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)力磁測系統(tǒng)，操作簡單，測量結(jié)果準(zhǔn)確，軟件控制測量，適合現(xiàn)場測試。

A、B系數(shù)標(biāo)定

采用磁彈性法測量殘余應(yīng)力時，為了獲得實際構(gòu)架中的應(yīng)力值，標(biāo)定曲線是必須的。在標(biāo)定時，試樣的材質(zhì)、組織狀態(tài)、晶粒度等與被測構(gòu)架必須相同。通過在實驗室對標(biāo)定試樣進(jìn)行加載，得到BN強(qiáng)度MP值與應(yīng)力的對應(yīng)關(guān)系-標(biāo)定曲線。通過現(xiàn)場實測構(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小時后隨爐冷卻，以消除試樣上初始應(yīng)力對標(biāo)定曲線的影響。

現(xiàn)場測試

測試之前應(yīng)用橡膠水去掉漆皮，測試部位用中號砂紙進(jìn)行手工打磨，去掉氧化層，使測點處金屬表層裸露、平整、無明顯凹坑。試驗中選擇的BN信號分辨率為20-70KHz，測試深度為0.07mm。

焊接殘余應(yīng)力測試部位及測試工況

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)。測試過程中，根據(jù)裂紋出現(xiàn)的部位及有限元計算的結(jié)果，重點測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。對于箱型梁，根據(jù)其結(jié)構(gòu)的對稱性，選擇九條等距離的橫向線及五條等距離的縱向線，測點分布在這些線上。其余三節(jié)臂架測點的處理與臂架一方法相同。

殘余應(yīng)力測試結(jié)果及其分析

分別對四節(jié)臂架焊態(tài)及消氫處理后的殘余應(yīng)力進(jìn)行測試。表1為臂架一焊態(tài)和消氫后的殘余應(yīng)力測試結(jié)果。結(jié)果表明：消氫后各個測點的殘余應(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，測點的殘余應(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，磁測法可以檢測水泥砼泵車臂架焊接殘余應(yīng)力，測量結(jié)果準(zhǔn)確。測試點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。