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吊鉤是起重機械中常見的一種吊具，其承受的外部載荷，通過吊鉤-銷軸-側(cè)板進(jìn)行傳遞，并主要由銷軸聯(lián)接承受。為提高銷軸聯(lián)接的承載能力，通常在側(cè)板銷孔處焊接一定尺寸的凸臺來提高聯(lián)接的接觸面積。但側(cè)板會因焊接而出現(xiàn)一定程度的變形，嚴(yán)重影響了側(cè)板與銷軸之間的裝配精度。按照企業(yè)裝配要求，側(cè)板的*大變形量需控制在1mm以內(nèi)。

本文采用振動時效工藝控制吊鉤側(cè)板焊接變形。振動時效通過施加外部激振力，使激振力與殘余應(yīng)力疊加后大于材料的屈服強度，從而均化工件內(nèi)部殘余應(yīng)力的分布，達(dá)到降低工件變形的目的。

材料介紹

吊鉤側(cè)板的實驗材料為16Mn，這種材料具有良好的力學(xué)性能、焊接性能及低溫沖擊韌性，并且擁有低成本的優(yōu)勢，同時凸臺的材料也選用16Mn。

實驗方案

為使振動時效控制焊接變形達(dá)到良好的效果，根據(jù)振動時效工藝要求設(shè)計了合理的工藝，包括工件布置、掃頻設(shè)置和振動設(shè)置等方面。

振動時效參數(shù)設(shè)置

實驗設(shè)備為南京聚航科技有限公司的JH-600A交流振動時效設(shè)備，該設(shè)備采用高速變頻伺服電機，激振力大，壽命長，時效效果好，適合剛性工件。

詳細(xì)振動時效工藝設(shè)置如下：

(1)工件布置。激振電機要求剛性固定于側(cè)板件上，考慮到側(cè)板屬于板型工件，按照工件支撐原則，需要在吊鉤側(cè)板1/3長度等分處設(shè)4個支撐。用橡膠墊作為彈性支撐，放置在吊鉤側(cè)板下方。

(2)掃頻設(shè)置。激振器轉(zhuǎn)速范圍是0-3000r/min，為保證激振轉(zhuǎn)速平穩(wěn)增加，設(shè)定掃頻轉(zhuǎn)速每秒增加50r/min，掃頻時間為1min。

(3)振動設(shè)置。首先，確定振動處理所需的總時間，工件的質(zhì)量為101.1kg，振動時間為12min；由于吊鉤側(cè)板的焊縫為環(huán)形焊縫，產(chǎn)生的焊接變形以及殘余應(yīng)力分布并不規(guī)則，因此工件采用混合振的模式，設(shè)定一階固有頻率下振動8min，二階固有頻率下振動4min；同時，激振電機產(chǎn)生的激振力為80-120MPa，符合焊接件振動時效處理的激振力要求。

焊接和振動時效工藝

實驗選擇4個側(cè)板焊件，分為兩組，并采取相同的焊接工藝，詳細(xì)的工藝流程如下：將每組的兩塊側(cè)板背向放置，采用點焊的方式固定兩側(cè)板。固定后，利用電弧焊的方式在每個銷孔處焊接凸臺。焊接后實驗一組不進(jìn)行任何處理，直接將兩側(cè)板打開后進(jìn)行測量；利用振動時效裝置對實驗二組進(jìn)行時效處理后，將兩側(cè)板打開進(jìn)行測量。

總結(jié)

通過對振動時效控制吊鉤側(cè)板焊接變形的研究，得出如下結(jié)論：未經(jīng)振動時效處理的吊鉤側(cè)板的變形量為2.213mm，遠(yuǎn)大于1mm的裝配要求；經(jīng)過振動時效處理的實驗件，測量點處的變形量為0.732mm，達(dá)到側(cè)板裝配要求，并且降低量達(dá)66.9%，可見利用振動時效控制吊鉤側(cè)板焊接變形是可行的、高效的。