近年來，焊接結構機床取代鑄鐵件的趨勢不斷擴大。然而，國內在生產制造過程中，仍存在著很多難題，如結構設計、焊接工藝、應力變形和時效處理等。而國外已大量采用焊接結構床身，制造技術已經成熟。本次實驗對國內外不同結構焊接機床件進行殘余應力檢測，對比分析其應力水平，為突破焊接機床制造過程中的技術難題、研究其結構設計、應力變形和時效處理技術提供依據(jù)。

焊接機床件的結構分析

測試研究的焊接結構機床件主要有床身、滑鞍和立柱，均采用Q235鋼板焊接而成。床身外形尺寸為1710mm*2780mm*580mm，主平板厚25mm、側壁板厚20mm、底板厚20mm、內部筋板厚15mm，采用三根鋼管作為筋板支撐?；巴庑纬叽鐬?20mm*2700mm*252mm，內部設置交叉筋板，中間布置三根鋼管作為支撐，橫筋厚10mm，中間縱筋厚15mm，導軌底部的縱筋厚20mm。立柱外形尺寸為1110mm*2060mm*782mm，前壁板厚25mm，側壁板厚20mm，后壁板厚15mm，內壁筋板厚15mm。

此外，還選擇了國外某滑鞍作為對比測試對象，并對滑鞍進行解剖分析。該滑鞍結構設計優(yōu)良，筋板較少，板厚較薄，焊縫較少。

殘余應力檢測方法及使用儀器

本次實驗采用盲孔法檢測殘余應力，即在被測材料表面粘貼應變片，在應變片中心鉆孔，鉆孔直徑1.5mm、深2mm，根據(jù)鉆孔后測得的釋放應變計算出殘余應力。設備采用聚航科技生產的JHMK殘余應力測試系統(tǒng)，由JHYC靜態(tài)應變儀和JHZK鉆孔裝置組成。多點測量、實時顯示數(shù)據(jù)、儲存數(shù)據(jù)。

殘余應力檢測結果與分析

焊接床身、滑鞍和立柱的殘余應力檢測結果及分析

表1-3是焊接床身、滑鞍和立柱的殘余應力檢測結果

根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得出一下結論；

1.床身的筋板數(shù)量較多，底板和導軌處的焊縫較多，其*大殘余應力為274.4MPa；由表1可知，床身應力和變形*大的位置在四根導軌的內側和外部導軌的外端部；由測試結果可見：四根導軌處的殘余應力整體較大，在115.6-274MPa之間。

2.滑鞍的結構尺寸較長，內部筋板數(shù)量多，焊縫較長，其*-大殘余應力為300.6MPa，所剩位置除3、5點外，殘余應力均在210MPa以上。

3.與床身和滑鞍相比，立柱的內部結構相對簡單，筋板和焊縫數(shù)量相對較少，其*大殘余應力為154.9MPa，明顯低于床身和滑鞍。

國外某滑鞍殘余應力檢測結果及分析

由國外某滑鞍殘余應力檢測結果（表4）可知，該滑鞍的*大殘余應力為129.8MPa，位于底板上；兩根導軌處的殘余應力為7.5-99.8MPa，整體處于較低的水平。

綜上所述，焊接機床件的初始殘余應力較高，達到240-300MPa；根據(jù)靜力學分析，優(yōu)化結構設計、減少筋板和焊縫數(shù)量、縮短焊縫長度均有利于減少焊接機床件的初始殘余應力。此外，實施熱時效、振動時效等時效處理以消除殘余應力是提高焊接機床產品質量和精度*不可少的技術措施。

結論

所測焊接床身的筋板和焊縫較多，滑鞍的結構尺寸較長，屬于矮長件，焊縫較長；立柱的焊縫和筋板相對較少，結構尺寸差異較小；測得焊接床身、滑鞍和立柱的*大殘余應力分別為274.4MPa，300.6MPa和154.9MPa；焊接機床件的初始殘余應力較高（240-300MPa），容易引起變形。

所測國外滑鞍的*大殘余應力是129.8MPa，該滑鞍結構設計優(yōu)良，焊縫較少；優(yōu)化結構設計和焊接工藝，減少筋板和焊縫數(shù)量，縮短焊縫長度等，是降低焊接機床件初始應力、獲得高精度機床產品的基礎。