技术文章

某公司新研发了一款履带拖拉机产品，该产品使用初期曾出现大量的车架大梁断裂现象，根据断口形貌，其属疲劳断裂，而且其断裂部位均产生在车架大梁的中间区域，具有共性。而残余应力就是导致大梁断裂现象的主要原因，本文采用了振动时效工艺消除车架大梁残余应力，通过对车架大梁残余应力检测来分析振动去应力效果。

试验方法

本次试验工件为三台拖拉机车架，首先对拖拉机车架大梁进行残余应力测试，确定其残余应力水平及分布状态，再对车架进行振动时效去应力，同时对其振动时效后进行残余应力测试（在相同的位置并用相同的测试参数），比较振动时效前后其残余应力的变化，并最终确定*佳振动时效工艺参数。

振动时效设备及参数

采用JH-300A全功能频谱振动时效设备，振动时效的工艺参数；振动频率为1200r/min，激振力为50KN（对应的偏心距为1.5mm）；振动时间为24min。

残余应力测试位置

履带拖拉机车架大梁材料为45钢，其用C型槽钢与腹板阻焊而成。残余应力测试位置在槽钢与腹板对接的焊缝边沿距焊缝2-4mm处。

结果分析

振动时效前的残余应力

从对三台车架的残余应力测试结果可以看出，车架在进行振动时效前其残余应力普遍较高，其峰值已达到了车架材料屈服强度的一半。由于车架结构复杂，所测应力是焊接残余应力和结构残余应力共同作用的结果，因此其残余应力分布没有明显的规律，三台车架的残余应力水平差别很大，其中一台车架的残余应力明显低于另外两台，这表明车架在生产中执行的生产工艺对其残余应力有很大的影响。

振动时效后的残余应力

三台车架经振动时效后残余应力均值普遍下降（分别下降29%，39%，38.8%），而且经过振动时效后所有原来高应力值均有所下降，部分低应力值有所上升。这表明经过振动时效后工件的残余应力均化程度有很大提高。经过振动时效后工件的残余应力重新分布达到了更加稳定的状态。

结论

1. 履带拖拉机车架大梁焊后内部残余应力太高，使用过程中动应力与残余应力的叠加使应力集中区超过了其材料的屈服强度，这是造成履带拖拉机在使用过程中其车架大梁断裂的直接原因。

2. 振动时效能改善拖拉机车架大梁的残余应力分布，降低残余应力峰值。

3. 采用振动时效可提高履带拖拉机车架大梁的疲劳寿命，提高履带拖拉机的质量。