旋挖鉆機動臂用于連接其上車和鉆桅三角架，是旋挖鉆機作業(yè)時的主要承載結構之一，承受著較大的振動和沖擊載荷。動臂焊接完成后的焊接殘余應力，直接影響其承載能力和疲勞壽命。本文通過殘余應力測量對比分析，探討旋挖鉆機動臂消除應力方案。

殘余應力測量方法

本測試以采用未時效處理和振動時效處理的2個動臂為研究對象，對這2個動臂關鍵部位進行殘余應力測量，并根據(jù)試驗結果對兩個動臂的殘余應力變化進行了比較分析。

動臂試件情況

這2個動臂結構件由鋼板拼焊而成。動臂所用鋼板材質(zhì)為Q345b，其屈服強度R_d≥345MPa，抗拉強度470~630MPa，動臂焊接時嚴格控制焊接工藝，關鍵焊縫采用多層多道焊接，以減小焊接變形。

測試原理及儀器

本次測試的依據(jù)是國家標準《CB 3395-1992殘余應力測試方法 鉆孔應變釋放法》。

通過在測點處鉆出直徑d為1.5mm，深度h為2mm的應變花孔，用以釋放殘余應力。利用應變花孔捕捉鉆孔釋放的應變，并通過理論公式計算出殘余應力相關參數(shù)。

測試儀器為聚航科技生產(chǎn)的JHMK殘余應力檢測系統(tǒng)和JHZK殘余應力鉆孔裝置，本測試盲孔法應變釋放A系數(shù)為0.072，B系數(shù)為0.151.

測試布置原則

動臂損壞的主要表現(xiàn)型式為焊縫開裂，本試驗旨在測試垂直于焊縫方向的殘余應力，故測試點選擇在焊縫邊緣。并以融合線為零點，依次布置，包含焊縫融合線，熱影響區(qū)、母材，依據(jù)以上原則布置測試點。

設應變花半徑為a，當距孔中*為5a時，應力值趨近于無應變花孔時的應力，即應力值隨著距應變花孔距離的不斷加大而消失。故橫向空間兩孔*小距離為2倍的5a，等于10a，以滿足上述測試條件，這樣相鄰孔的影響引起的誤差不超過2%~3%。

測試部位

測試區(qū)域包含動臂正面1~6號測試點，動臂反面7~13號測試點，動臂側面14~24號測試點，共計24處測試點。

測試結果分析

我們將這2個動臂裝機，待其工作500h后，對其殘余應力進行了檢測，其結果如下：未時效處理動臂*大殘余拉應力為250MPa，*大殘余壓應力為-192MPa。時效處理后動臂殘余拉應力大幅減少，并向壓應力發(fā)展，殘余壓應力小幅度增大，*大殘余拉應力為18MPa，*大殘余壓應力為-101MPa。拉應力消除率達到92%，壓應力消除率達到47%，遠大于標準規(guī)定的焊接應力消除率大于30%的要求。

由所得的數(shù)據(jù)對比可知，振動時效消除焊接殘余應力效果更為顯著。且振動時效工藝則更節(jié)省人力、物力、環(huán)保。