水泥砼泵车臂架磁测法测量残余应力

水泥输送泵车是建筑机械的新成员，它通过液压油缸的循环工作把水泥输送到需要的地方。泵车在工作过程中承受工作油缸和换向油缸的循环冲击，是一个典型的承受交变动载荷的机械结构。其工作装置是悬臂结构，在使用过程中，臂架的关键部分经常出现裂纹。臂架材料为高强度钢，是箱型梁焊接结构，裂纹形成的原因之一有可能是因为焊接工艺不当，残余应力集中引起的。

受某生产商委托，对其生产的37米水泥砼输送车臂架的焊接残余应力进行测试及分析研究，为合理制定焊接工艺及泵车的设计、生产提供依据。

残余应力测试方法

本次测试采用磁测法测量残余应力，此方法是一种无损检测方法，适用于铁磁性材料。仪器采用聚航科技生产的JH-60三维应力磁测系统，操作简单，测量结果准确，软件控制测量，适合现场测试。

A、B系数标定

采用磁弹性法测量残余应力时，为了获得实际构架中的应力值，标定曲线是必须的。在标定时，试样的材质、组织状态、晶粒度等与被测构架必须相同。通过在实验室对标定试样进行加载，得到BN强度MP值与应力的对应关系-标定曲线。通过现场实测构架上的MP值，从标定曲线上即得到构架上的应力。

标定试样采用泵车臂架材料，按实际焊接工艺焊接后，加工成300*2*35mm的板状试样。由于试样在加工过程中往往有初始应力存在。因此，试样在标定以前均加热到200℃保温24小时后随炉冷却，以消除试样上初始应力对标定曲线的影响。

现场测试

测试之前应用橡胶水去掉漆皮，测试部位用中号砂纸进行手工打磨，去掉氧化层，使测点处金属表层裸露、平整、无明显凹坑。试验中选择的BN信号分辨率为20-70KHz，测试深度为0.07mm。

焊接残余应力测试部位及测试工况

泵车工作装置有四节臂架组成，臂架是箱型梁焊接结构。测试过程中，根据裂纹出现的部位及有限元计算的结果，重点测试部位是箱型梁的主焊缝和臂架工作中受力较大的焊缝部位。对于箱型梁，根据其结构的对称性，选择九条等距离的横向线及五条等距离的纵向线，测点分布在这些线上。其余三节臂架测点的处理与臂架一方法相同。

残余应力测试结果及其分析

分别对四节臂架焊态及消氢处理后的残余应力进行测试。表1为臂架一焊态和消氢后的残余应力测试结果。结果表明：消氢后各个测点的残余应力均有不同程度的消除，平均消除21.1%。其余三节臂架的测试结果的规律与此基本相同，臂架二消氢后的残余应力平均消除21.2%，臂架三消氢后的残余应力平均消除16.6%，臂架四消氢后的残余应力平均消除19.2%。根据测试结果可得臂架一焊态和消氢后的残余应力曲线。由此看出，测点的残余应力分布规律基本符合一般箱型梁的残余应力分布规律。

结论

从上述结果可看出，磁测法可以检测水泥砼泵车臂架焊接残余应力，测量结果准确。测试点的选择与分布基本上反映了混凝土泵车臂架焊接结构的残余应力分布情况，测试的结果与一般箱型梁焊接结构的残余应力分布规律大致相同。