真实案例分析混凝土泵车故障原因及修复方法

更新日期：2021-12-16     浏览量: 0

随着国家基础设施投资的持续加快和商品混凝土政策的进一步规范， 混凝土泵车作为一种专用的混凝土施工设备， 越来越受到市场的青睐。混凝土泵车的布料臂架具有变幅、曲折和回转等特点， 在臂架活动范围内可以任意改变混凝土的浇注位置，作业灵活， 施工效率高， 广泛应用于各种施工场地。

真实案例分析：泵车臂架开裂

泵车臂架主要是由高强钢板焊接组成的箱体结构，高强钢具有比强度高的优点， 但碳当量较高， 焊接时母材的熔入性不好， 不容易焊透， 容易引发疲劳开裂。施工作业时， 混凝土泵车输送缸交替循环动作， 使得臂架承受具有一定周期的交变应力， 加剧了结构件疲劳程度。因此， 混凝土泵车臂架开裂是泵车生产企业共同面临的常见问题之一。

具体开裂现象

裂纹位于臂架3大头， 上包板与连接轴套间焊缝开裂（痕迹显示为老裂纹）， 并且该裂纹横向扩展延伸至端侧板， 导致端侧板母材开裂。连接轴套和下包板连接处未发现有开裂现象。拆下臂架3后发现臂架2与臂架3之间的连接销轴、铜套磨损异常。该车开裂故障非常严重， 使用安全已无法保证， 一般情况下需要更换臂架3。

可以根据开裂的属性来判断开裂的裂纹属于疲劳裂纹，产生的原因有如下几点：

1、结构因素

该泵车臂架采用R形布置， 为了降低臂架收拢时整车自身质量重心， 臂架3采用折弯结构。当臂架打开形成悬臂梁时， 臂架3产生附加扭转应力， 并在臂架头部集中。在水平工况下， 连接轴套上方端侧板（即端侧板母材开裂处）最大拉应力达到439 MPa。

另外， 该泵车臂架3 大头上包板与连接轴套切线之间存在约135°夹角， 形成拐点， 尽管该处应力值并不大， 水平工况下约150 MPa， 但在长期交变应力作用下仍会产生应力集中。

2、焊接因素

该泵车臂架采用高强钢板， 而连接轴套采用35钢， 35钢属于中碳钢， 这2种材料焊接时对工艺条件要求较高， 所形成的焊缝含C量偏高， 塑性、抗冲击能力不佳， 在应力作用下容易成为裂纹源。

3、磨损因素

该泵车臂架2 与臂架3销轴、铜套磨损存在偏磨现象， 进一步加剧了臂架的附加应力。

修复方法

1、改进上包板设计

将上包板适当延长并设计成圆弧状， 使得上包板与连接轴套切线平行， 消除拐点， 避免应力集中。改进后臂架3大头应力情况得到有效改善， 水平工况下上包板与连接轴套搭接处拉应力降至120MPa 左右， 端侧板最大拉应力降至325 MPa 。

2、改进连接轴套材料

将连接轴套材料由35钢改为Q345A钢， 与高强钢板的焊接匹配性更佳，焊缝综合性能及可靠性均有提升。

3、加装顶加强板

由于该结构中臂架3大头顶板主要受拉应力， 上包板与顶板之间的对接焊缝经修复后存在开裂隐患， 加装顶加强板有助于增强臂架安全性。

修复方案注意事项

1、将大头端侧板、弧板、封板、下包板及轴套全部割除， 注意割除的位置距离待焊位置至少5mm以上， 所留余量必须用冷加工方法去除， 并用机械方法开焊接坡口。

2、按图样尺寸重新组装大头各件及轴套， 严格按照工艺规范控制组对间隙。

3、采用气体保护焊接， 焊前将待焊部位清理干净， 直至露出金属光泽。

4、对待焊部件进行刚性固定， 避免焊接变形。

5、按图样要求进行焊接， 控制焊接工艺参数，避免热输入集中。焊前必须预热， 焊后热处理。

6、镗床加工轴套， 保证装配尺寸，更换销轴、铜套等配件。

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