吊钩侧板振动时效工艺应用

吊钩是起重机械中常见的一种吊具，其承受的外部载荷，通过吊钩-销轴-侧板进行传递，并主要由销轴联接承受。为提高销轴联接的承载能力，通常在侧板销孔处焊接一定尺寸的凸台来提高联接的接触面积。但侧板会因焊接而出现一定程度的变形，严重影响了侧板与销轴之间的装配精度。按照企业装配要求，侧板的*大变形量需控制在1mm以内。

本文采用振动时效工艺控制吊钩侧板焊接变形。振动时效通过施加外部激振力，使激振力与残余应力叠加后大于材料的屈服强度，从而均化工件内部残余应力的分布，达到降低工件变形的目的。

材料介绍

吊钩侧板的实验材料为16Mn，这种材料具有良好的力学性能、焊接性能及低温冲击韧性，并且拥有低成本的优势，同时凸台的材料也选用16Mn。

实验方案

为使振动时效控制焊接变形达到良好的效果，根据振动时效工艺要求设计了合理的工艺，包括工件布置、扫频设置和振动设置等方面。

振动时效参数设置

实验设备为南京聚航科技有限公司的JH-600A交流振动时效设备，该设备采用高速变频伺服电机，激振力大，寿命长，时效效果好，适合刚性工件。

详细振动时效工艺设置如下：

(1)工件布置。激振电机要求刚性固定于侧板件上，考虑到侧板属于板型工件，按照工件支撑原则，需要在吊钩侧板1/3长度等分处设4个支撑。用橡胶垫作为弹性支撑，放置在吊钩侧板下方。

(2)扫频设置。激振器转速范围是0-3000r/min，为保证激振转速平稳增加，设定扫频转速每秒增加50r/min，扫频时间为1min。

(3)振动设置。首先，确定振动处理所需的总时间，工件的质量为101.1kg，振动时间为12min；由于吊钩侧板的焊缝为环形焊缝，产生的焊接变形以及残余应力分布并不规则，因此工件采用混合振的模式，设定一阶固有频率下振动8min，二阶固有频率下振动4min；同时，激振电机产生的激振力为80-120MPa，符合焊接件振动时效处理的激振力要求。

焊接和振动时效工艺

实验选择4个侧板焊件，分为两组，并采取相同的焊接工艺，详细的工艺流程如下：将每组的两块侧板背向放置，采用点焊的方式固定两侧板。固定后，利用电弧焊的方式在每个销孔处焊接凸台。焊接后实验一组不进行任何处理，直接将两侧板打开后进行测量；利用振动时效装置对实验二组进行时效处理后，将两侧板打开进行测量。

总结

通过对振动时效控制吊钩侧板焊接变形的研究，得出如下结论：未经振动时效处理的吊钩侧板的变形量为2.213mm，远大于1mm的装配要求；经过振动时效处理的实验件，测量点处的变形量为0.732mm，达到侧板装配要求，并且降低量达66.9%，可见利用振动时效控制吊钩侧板焊接变形是可行的、高效的。