混凝土機械臂架總成的生產是整個工程機械生產的關鍵環(huán)節(jié)，工程機械臂架的生產通常采用拼裝阻焊工藝，即將四塊鋼板阻焊成箱體結構。隨著工程機械臂架生產周期的縮短與臂架長度的逐步增大，臂架阻焊變形引起的后期裝配問題也被提上了日程，例如，臂架整體的變形過大引起的裝配問題及后期臂架的干涉等，增加了臂架的返工率，嚴重影響了生產。

焊接殘余應力的存在大大影響了工程機械的生產進度，通過選擇合理的焊接工藝參數(shù)，可以在一定程度上降低焊接殘余應力。但是，對于大型焊接箱體來說，箱體阻焊存在著焊接工藝實施的局限性，效果并不顯著。為達到生產工藝要求的效果，有必要在臂架阻焊后，機械加工前進行時效處理，降低或消除臂架焊接位置的殘余應力。消除殘余應力方法主要有自然時效法、熱時效法和振動時效法。根據實際生產的需要，自然時效法不利于生產周期的縮短，熱時效法成本太高，所以考慮振動時效工藝消除殘余應力。

振動時效參數(shù)的選擇

激振力的選取應考慮材料屈服點及屈服強度的變化，激振頻率的選取應根據殘余應力分布狀態(tài)為依據，并考慮構件的振型。關于激振力的選擇，如果施加的激振力比較小則消除殘余應力的效果比較差，太大則可能超過工件的疲勞強度。當消除工件表面的殘余應力時，激振力的選擇應使其產生的動應力σ_d≤σ_-1；消除工件內部的殘余應力時，其產生的動應力σ_d≤σ_0.01.

頻率因素影響振動效果的極差極大，共振頻率下消除殘余應力的效果要好得多，而此時原始殘余應力越大，采用大的激振動力，則振動處理消除殘余應力的效果更好。采用較小的能耗，選擇主振峰值的1/3-2/3所對應的頻率為主振頻率，不會對工件造成疲勞損傷，還可以提高工件的疲勞壽命。

不同結構件重量，給出了如下參考時間，如表1。

表1 振動時間的選擇與工件重量的關系

振動時效的效果

當焊接接頭采用振動時效處理后，接頭部位的殘余應力會發(fā)生較大變化。采用盲孔法對某桿件焊接焊縫附近振動時效前后的殘余應力進行檢測。結果如表2。

表2 盲孔法對振動時效前后殘余應力的測試結果

同時，采用劃線機對經過振動時效處理的拼裝阻焊的彎臂進行測量，彎臂長約10m，假定彎臂在振動時效處理前后根部中心面未發(fā)生變化，并以此為基準，依次取彎臂不同位置多個點，測量其到中心面的距離變化，測量結果如表3。

表3 振動前后距離變化

可見，振動時效在一定程度上可降低和均化工件焊接部位的殘余應力，并加速臂架焊接應力的快速釋放，縮短了臂架焊接變形的時間，為后續(xù)加工的穩(wěn)定性打下基礎。

振動時效提高臂架裝配及作業(yè)的穩(wěn)定性

臂架阻焊后進行振動時效處理，可以讓臂架加速應力釋放并產生變形。通過后續(xù)機加工藝的實施，可保證臂架的裝配精度，從根本上解決臂架生產后期精度變差的問題。

同時在臂架作業(yè)時，其會承受較大的動載荷，這種動載荷是由于臂架的收展、變幅俯仰運動以及承載時的沖擊造成的。臂架工作時的實際應力是動載荷引起的應力和殘余應力的疊加。若在生產過程中，殘余應力已經得到釋放，則會在一定程度上減少臂架工作時承受的實際應力，提高臂架的抗疲勞能力。據統(tǒng)計，振動時效可降低工件殘余應力30%-70%，提高工件抗變形能力12%-23%，可與熱時效效果相比。

總結

1. 隨著工程機械臂架生產周期的縮短和臂架長度的逐步增大，臂架組焊后殘余應力的釋放會引起后期生產的一系列問題，臂架生產需要引進新的工藝；

2. 振動技術的成熟和研究，為振動技術在工程機械臂架生產上的應用提供了有利的參考依據。通過合理化參數(shù)的選擇與實施，可提高臂架裝配的穩(wěn)定性及臂架作業(yè)時整體的穩(wěn)定性。