進口混凝土泵車臂架斷裂的特征分析及修復
混凝土泵車是一種在當前現代化建設中越來越被廣泛使用的專業車輛，用于建筑施工中將混凝土攪拌運輸車送來的混凝土，連續均勻地泵送到混凝土澆灌地點，確?；炷恋臐补噘|量，并提高施工效率，減輕勞動強度。但是泵車一旦出現問題將會給施工帶來很多不方便。根據我們在參加維修一臺從意大利購買的37m進口混凝土泵車為例，觀察臂架斷裂的部位特征并分析損壞原因，在分析的基礎上實施修復方案。
1臂架斷裂的具體部位和外貌特征
根據對整車(如圖1)和斷裂部位的現場查看，不難發現斷裂(開裂)的部位具有以下特征：
兩節臂尾部的鉸點處的側耳完全斷裂，絕大部分的斷裂痕跡顯示為老裂紋(節臂尾部：各節臂與上一節臂頭部的連接端；臂節頭部：各節臂與下一節臂尾部的連接端。下同)
二節臂尾部的另一側耳板完全扭曲，大彎連桿、小彎連桿及因二節臂尾部耳扳斷裂而造成的一節臂頭部耳板局部擠壓變形。除一節臂頭部分變形外，其余均為新裂紋，是由于二節臂尾部一側耳板斷裂引起。
由于二節臂根部一側耳板斷裂引起肉眼難于明顯發現的、需要測量的缺陷，如臂架的變形及油缸、連桿的損壞等。
2斷裂的形成和擴展分析
根據斷裂產生的部位和形狀，斷裂的裂紋大部分為陳舊性裂紋。可以推斷出，首先為微裂紋，微裂紋經過一定時期交變應力的循環后擴散產生宏觀裂紋，最后由于裂紋擴展、延伸引起母材突然斷裂。至于裂紋的形成，有以下幾方面原因引起：
(1)焊縫與母材未熔合，這種缺陷在焊接缺陷中比較常見，特別是泵車的板材采用高強鋼板，從斷裂面可以明顯看出有一段焊縫熔合不好；
(2)從國外和國內的設計來看，泵車臂架，特別是與轉臺相連的前幾節臂的板材一般采用高強鋼板，高強鋼板在保證屈服強度時，有些指標如塑性、延展性、可焊性有所下降，特別在焊接時形成的熱應力影響區，引起焊縫及周邊區域的強度降低；
(3)混凝土泵車在施工作用時，布料臂展開，各節布料臂架、支腿液壓缸鎖死，整個布料臂系統形成一個懸臂梁結構。且該混凝土泵車臂架采用R形結構，兩節臂后還有三、四節臂，其中三節臂還采用折彎結構，兩節臂還要承受一定的扭轉載荷。同時混凝土泵車在工作時，兩個泵送液壓油缸交替循環動作，從而不斷地將混凝土壓送至澆注位置。由于兩個泵送油缸交替動作，混凝土泵車承受一個具有一定頻率的強迫沖擊。在泵送油缸的沖擊作用下，布料臂的振動有放大作用，所以布料臂承受交變載荷作用，引起疲勞破壞；
(4)銷軸、銅套磨損引起布料臂尾部的沖擊力，檢測時發現有三根銷軸、六個銅套已磨損，并且同一組的二個銷軸、銅套磨損程度不一致；
(5)兩節臂根部軸套處有應力集中。
根據以往的37m相似泵車對此臂的根部作定性分析，軸套的下側有明顯的應力集中。而作為臂架板材的高強板具有良好的韌性和塑性，初始裂紋尖端在高應力集中區和殘余力的作用下局部小范圍屈服。在這種情況下，交變載荷的作用使微小裂紋逐漸擴展；
(6)泵車基本上是在露天的環境中作業，由于雨水和空氣中硫化氫等腐蝕介質的長期侵蝕而引起氧化腐蝕，局部強度下降；
(7)我們國家的混凝土施工機械施工任務繁重，工作環境惡劣；不重視設備保養；機手培訓不足，素質不高。如我們國家的混凝土泵車租賃公司，一個月泵送8千至1萬多方都是很正常的，1年的泵送方量至少為10至13萬方。相應的，國外8小時一天,不隨便加班加點，使用人員培訓得好，素質高，懂得怎樣使用、維護、保養，國外一臺泵車3至5年泵送才10萬方。基本上是在我國使用一年相當于國外使用三年多，在這樣大的施工強度下，機手和維修保養人員的維護保養工作就差得很多。該泵車為歐洲進口泵車，在設計時，按歐美工況考慮在在中國的施工強度、條件。這樣，這臺混凝土泵車出廠將近4年(標牌顯示為2002年6月出廠交付客戶使用)即相當于國外使用十多年后出現局部疲勞開裂也不足為奇了； [Page]
(8)由于泵車這種高度綜合性設備，局部裂紋和疲勞裂紋是不能完全避免的，歐洲把500小時要維修保養作為一種制度，而我國的這方面做得不好，有時連起碼的保養，如銷軸和銅套之間的注油都未進行，更何況整體保養。有時出一點裂紋并不可怕，經過小小修理或者加強就可了，如未發現，或者發現了不及時采取措施，將會使裂紋擴大，最后有可能導致結構破壞，甚至釀成事故。此泵車的損壞就說明了這個問題。
3臂架的故障修復方法
根據事故的分析，總結出臂架修復的方法首先將臂架的一、二、三、四節(從上轉臺處往上)吊下。檢測各部件，重點檢查一、二節臂的損壞和二節臂油缸有無損壞。經過檢查，結果如下：轉臺、底架、三、四節臂、各節臂油缸完好；一、二節臂連接銷軸、銅套，三、四節臂連接銷軸、銅套，大臂、上轉臺連接銅套已損壞，需測量制造；一節臂的頭部除有一小處被二節臂擠曲變形處，其它變形很小，不影響裝配性能和使用；二節臂根部一側耳板已完全被拉裂，另一側也因其對側耳板開裂而嚴重扭曲變形；連接一、二節臂的大彎連桿和大直連桿也因二節臂耳板斷裂。
由于此泵車非國產泵車，沒有圖紙和測量數據，所以在修理前，需要進行以下測量：
(1)一、二節臂連接銷軸、銅套尺寸，三、四節臂連接銷軸、銅套尺寸，大臂、上轉臺連接銅套尺寸；
(2)對大彎連桿和大直連桿進行修割、復原后測量部分尺寸，其余尺寸如與一、二節臂的連接尺寸和鉸點間的尺寸需要從與其連接的部件推算得出；
(3)一節臂的頭部尺寸(到二節臂油缸支座位)；
(4)二節臂油缸的收回尺寸、行程和耳環厚度；
(5)對二節臂根部耳板進行修割、焊接復原后測量部分尺寸，其余尺寸如與一節臂的連接尺寸需要從與其連接的一節臂推算得出；
(6)一、三節臂，二、三節臂的限位尺寸，用于驗算修理后的臂架是否能夠合理限位。
得出測量結果后，還需要對連桿機構分析，確定形狀尺寸。由于二節臂的耳板斷裂而引起二節臂根部、大彎連桿和大直連桿嚴重扭曲變形及一節臂的頭部的輕微變形，測量尺寸由于部件變形而與原有實物不一致，所以要用作圖法微調已測量的大彎連桿、大直連桿和二節臂根部的形狀尺寸，以確保張開和收回均能到位，不發生干涉。
進行完以上的工作以后，就要進行工藝規范。在焊接前，應將油漆和污漬打磨干凈，焊前預熱，加熱時要求火焰前后左右移動，使金屬均勻加熱，防止局部過熱；所有焊接均采用高強焊條，或者采用二氧化碳氣體保護焊,用高強焊絲，如采用高強焊條，焊前應將焊條干燥；所有焊縫在焊后均應詳細檢驗，應無裂紋、咬邊、氣孔等焊接缺陷；以上的操作一般由具有高強板焊接經驗的焊工施焊。
4結束語
經過此修復方法修復的泵車，經過調試后滿足各項要求，并經過一年多的施工現場作業，未出現開裂、斷裂、變形等異常情況。實踐證明此修復方法合理易行，既能確保臂架的性能，又延長臂架的使用壽命。
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1臂架斷裂的具體部位和外貌特征
根據對整車(如圖1)和斷裂部位的現場查看，不難發現斷裂(開裂)的部位具有以下特征：
兩節臂尾部的鉸點處的側耳完全斷裂，絕大部分的斷裂痕跡顯示為老裂紋(節臂尾部：各節臂與上一節臂頭部的連接端；臂節頭部：各節臂與下一節臂尾部的連接端。下同)
二節臂尾部的另一側耳板完全扭曲，大彎連桿、小彎連桿及因二節臂尾部耳扳斷裂而造成的一節臂頭部耳板局部擠壓變形。除一節臂頭部分變形外，其余均為新裂紋，是由于二節臂尾部一側耳板斷裂引起。
由于二節臂根部一側耳板斷裂引起肉眼難于明顯發現的、需要測量的缺陷，如臂架的變形及油缸、連桿的損壞等。
2斷裂的形成和擴展分析
根據斷裂產生的部位和形狀，斷裂的裂紋大部分為陳舊性裂紋。可以推斷出，首先為微裂紋，微裂紋經過一定時期交變應力的循環后擴散產生宏觀裂紋，最后由于裂紋擴展、延伸引起母材突然斷裂。至于裂紋的形成，有以下幾方面原因引起：
(1)焊縫與母材未熔合，這種缺陷在焊接缺陷中比較常見，特別是泵車的板材采用高強鋼板，從斷裂面可以明顯看出有一段焊縫熔合不好；
(2)從國外和國內的設計來看，泵車臂架，特別是與轉臺相連的前幾節臂的板材一般采用高強鋼板，高強鋼板在保證屈服強度時，有些指標如塑性、延展性、可焊性有所下降，特別在焊接時形成的熱應力影響區，引起焊縫及周邊區域的強度降低；
(3)混凝土泵車在施工作用時，布料臂展開，各節布料臂架、支腿液壓缸鎖死，整個布料臂系統形成一個懸臂梁結構。且該混凝土泵車臂架采用R形結構，兩節臂后還有三、四節臂，其中三節臂還采用折彎結構，兩節臂還要承受一定的扭轉載荷。同時混凝土泵車在工作時，兩個泵送液壓油缸交替循環動作，從而不斷地將混凝土壓送至澆注位置。由于兩個泵送油缸交替動作，混凝土泵車承受一個具有一定頻率的強迫沖擊。在泵送油缸的沖擊作用下，布料臂的振動有放大作用，所以布料臂承受交變載荷作用，引起疲勞破壞；
(4)銷軸、銅套磨損引起布料臂尾部的沖擊力，檢測時發現有三根銷軸、六個銅套已磨損，并且同一組的二個銷軸、銅套磨損程度不一致；
(5)兩節臂根部軸套處有應力集中。
根據以往的37m相似泵車對此臂的根部作定性分析，軸套的下側有明顯的應力集中。而作為臂架板材的高強板具有良好的韌性和塑性，初始裂紋尖端在高應力集中區和殘余力的作用下局部小范圍屈服。在這種情況下，交變載荷的作用使微小裂紋逐漸擴展；
(6)泵車基本上是在露天的環境中作業，由于雨水和空氣中硫化氫等腐蝕介質的長期侵蝕而引起氧化腐蝕，局部強度下降；
(7)我們國家的混凝土施工機械施工任務繁重，工作環境惡劣；不重視設備保養；機手培訓不足，素質不高。如我們國家的混凝土泵車租賃公司，一個月泵送8千至1萬多方都是很正常的，1年的泵送方量至少為10至13萬方。相應的，國外8小時一天,不隨便加班加點，使用人員培訓得好，素質高，懂得怎樣使用、維護、保養，國外一臺泵車3至5年泵送才10萬方。基本上是在我國使用一年相當于國外使用三年多，在這樣大的施工強度下，機手和維修保養人員的維護保養工作就差得很多。該泵車為歐洲進口泵車，在設計時，按歐美工況考慮在在中國的施工強度、條件。這樣，這臺混凝土泵車出廠將近4年(標牌顯示為2002年6月出廠交付客戶使用)即相當于國外使用十多年后出現局部疲勞開裂也不足為奇了； [Page]
(8)由于泵車這種高度綜合性設備，局部裂紋和疲勞裂紋是不能完全避免的，歐洲把500小時要維修保養作為一種制度，而我國的這方面做得不好，有時連起碼的保養，如銷軸和銅套之間的注油都未進行，更何況整體保養。有時出一點裂紋并不可怕，經過小小修理或者加強就可了，如未發現，或者發現了不及時采取措施，將會使裂紋擴大，最后有可能導致結構破壞，甚至釀成事故。此泵車的損壞就說明了這個問題。
3臂架的故障修復方法
根據事故的分析，總結出臂架修復的方法首先將臂架的一、二、三、四節(從上轉臺處往上)吊下。檢測各部件，重點檢查一、二節臂的損壞和二節臂油缸有無損壞。經過檢查，結果如下：轉臺、底架、三、四節臂、各節臂油缸完好；一、二節臂連接銷軸、銅套，三、四節臂連接銷軸、銅套，大臂、上轉臺連接銅套已損壞，需測量制造；一節臂的頭部除有一小處被二節臂擠曲變形處，其它變形很小，不影響裝配性能和使用；二節臂根部一側耳板已完全被拉裂，另一側也因其對側耳板開裂而嚴重扭曲變形；連接一、二節臂的大彎連桿和大直連桿也因二節臂耳板斷裂。
由于此泵車非國產泵車，沒有圖紙和測量數據，所以在修理前，需要進行以下測量：
(1)一、二節臂連接銷軸、銅套尺寸，三、四節臂連接銷軸、銅套尺寸，大臂、上轉臺連接銅套尺寸；
(2)對大彎連桿和大直連桿進行修割、復原后測量部分尺寸，其余尺寸如與一、二節臂的連接尺寸和鉸點間的尺寸需要從與其連接的部件推算得出；
(3)一節臂的頭部尺寸(到二節臂油缸支座位)；
(4)二節臂油缸的收回尺寸、行程和耳環厚度；
(5)對二節臂根部耳板進行修割、焊接復原后測量部分尺寸，其余尺寸如與一節臂的連接尺寸需要從與其連接的一節臂推算得出；
(6)一、三節臂，二、三節臂的限位尺寸，用于驗算修理后的臂架是否能夠合理限位。
得出測量結果后，還需要對連桿機構分析，確定形狀尺寸。由于二節臂的耳板斷裂而引起二節臂根部、大彎連桿和大直連桿嚴重扭曲變形及一節臂的頭部的輕微變形，測量尺寸由于部件變形而與原有實物不一致，所以要用作圖法微調已測量的大彎連桿、大直連桿和二節臂根部的形狀尺寸，以確保張開和收回均能到位，不發生干涉。
進行完以上的工作以后，就要進行工藝規范。在焊接前，應將油漆和污漬打磨干凈，焊前預熱，加熱時要求火焰前后左右移動，使金屬均勻加熱，防止局部過熱；所有焊接均采用高強焊條，或者采用二氧化碳氣體保護焊,用高強焊絲，如采用高強焊條，焊前應將焊條干燥；所有焊縫在焊后均應詳細檢驗，應無裂紋、咬邊、氣孔等焊接缺陷；以上的操作一般由具有高強板焊接經驗的焊工施焊。
4結束語
經過此修復方法修復的泵車，經過調試后滿足各項要求，并經過一年多的施工現場作業，未出現開裂、斷裂、變形等異常情況。實踐證明此修復方法合理易行，既能確保臂架的性能，又延長臂架的使用壽命。
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