殘余應力是指構件在制造過(guò)程中,將受到來(lái)自各種工藝等因素的作用與影響;當這些因素消失之后,若構件所受到的上述作用與影響不能隨之而*消失,仍有部分作用與影響殘留在構件內,則這種殘留的作用與影響稱(chēng)為殘留應力或殘余應力。
殘余應力測試方法
金屬材料在機械加工和熱加工(鑄件、焊接件、鍛件)的過(guò)程中都會(huì )產(chǎn)生不同的殘余應力。殘余應力的存在對材料的力學(xué)性能有著(zhù) 重大的影響,焊接件的制造和熱處理過(guò)程中尤為明顯。殘余應力的存在,一方面工件會(huì )降低強度,使工件在制造時(shí)產(chǎn)生變形和開(kāi)裂等工藝缺陷;另一方面又會(huì )在制造后的自然釋放過(guò)程中使材料的疲勞強度、應力腐蝕等力學(xué)性能降低。從而造成使用中的問(wèn)題。因此,殘余應力的檢測對于熱處理工藝、表面強化處理工藝、消除應力工藝的效果及廢品分析等都有很重要的意義。
殘余應力的測量方法可以分為有損和無(wú)損兩大類(lèi)。
有損測試方法就是應力釋放法,也可以稱(chēng)為機械的方法;無(wú)損方法就是物理的方法。
機械方法目前用得zui多的是鉆孔法(盲孔法),其次還有針對一定對象的環(huán)芯法。
物理方法中用得zui多的是X射線(xiàn)衍射法,其他主要物理方法還有中子衍射法、磁性法、超聲法以及壓痕應變法。
殘余應力的檢測國內外均已開(kāi)展多年,其測定方法可分為機械測定法和物理測定法。機械測定法測定時(shí)須將局部分離或分割使應力釋放,這就要對工件造成一定損傷甚至破壞,典型的有切槽法和鉆孔法,這方面技術(shù)成熟,理論完善。其中尤以小直徑盲孔法因對工件損傷較小、測量較可靠,已成為現場(chǎng)實(shí)測的一種標準試驗方法(見(jiàn)ASTM E837-99)。物理測定法主要有射線(xiàn)法、磁性法、超聲波法,以及國內*的壓痕應變法(GB/T 24179-2009),均屬于無(wú)損檢測方法。射線(xiàn)法理論完善,但因有射線(xiàn)傷害和僅能測定表面應力使其應用受到很大限制;磁性法為根據鐵磁體磁飽和過(guò)程中應力與磁化曲線(xiàn)之間的變化關(guān)系進(jìn)行測定,在一定范圍內適用;壓痕應變法采用電阻應變片作為測量用敏感元件,在應變花中心部位采用沖擊加載制造壓痕以代替鉆孔,通過(guò)應變儀記錄壓痕區外彈性區應變增量的變化,從而獲得對應于殘余應力大小的真實(shí)彈性應變,求出殘余應力的大小。從已有工程應用結果看,這類(lèi)方法既有應力釋放法的優(yōu)點(diǎn),測試設備相對簡(jiǎn)單,測試結果準確可靠,又有物性法的優(yōu)點(diǎn),被測件表面無(wú)明顯損傷(壓痕直徑約1.2mm,深度0.2mm),屬于無(wú)損應力檢測方法。綜合各方面的資料,本公司目前開(kāi)展殘余應力檢測方面的研究主要以X射線(xiàn)衍射法,激光小孔法、盲孔法為主。
盲孔法殘余應力檢測法就是在工件的被測部位貼上應變花(計),通過(guò)在應變花(計)中心打一個(gè)Φ2mm左右的小盲孔引起殘余應力的釋放,同時(shí),由殘余應力測試儀將這種釋放量測出并通過(guò)計算得出該部位的殘余應力大小和方向。
xstress3000G3殘余應力測試儀
具體步驟如下:
①、將TJ120-1.5-φ1.5應變花按應變計粘貼通用方法準確粘貼在試樣測量點(diǎn)上,并焊好測量導線(xiàn)。粘貼前試樣表面應打磨,但在打磨時(shí)不能破壞原有殘余應力場(chǎng)。
②、連接靜態(tài)電阻應變儀。以待測的應變花作為補償片,將各應變計所接電橋調零。
③、安裝鉆具,將帶觀(guān)察鏡的鉆具放在試樣表面上,必要時(shí) 開(kāi)啟照明燈,在觀(guān)察鏡里觀(guān)察,初步對準應變花中心位置。然后在鉆具支腿與試樣接觸處滴少許502膠水,膠水固化后擰緊鉆具支腿上的鎖帽,將鉆具固定于試樣表面。再松開(kāi)鎖緊壓蓋,調X-Y方向的四個(gè)調節螺釘3(必須先松后緊),使觀(guān)察鏡1的十字線(xiàn)中心在轉動(dòng)觀(guān)察鏡觀(guān)察時(shí)始終與應變花中心保持重合。鎖緊壓蓋2,靜態(tài)電阻應變儀重新調零。
④、鉆孔,取下觀(guān)察鏡,將端面銑刀的鉆桿擦干凈,滴上潤滑油(需用縫紉機油,不可使用一般機油),插入鉆具的套筒內,用手輕輕轉動(dòng),劃去鉆孔部位的應變花基底后,取出鉆桿。此時(shí),每個(gè)應變計的應變讀數應當變化不大,再次調整靜態(tài)電阻應變儀的零點(diǎn)。
將配置φ1.0mm鉆頭的鉆桿擦干凈,滴上潤滑油插入鉆具套筒內,松開(kāi)鉆桿上的dingweika圈11,在鉆桿卡圈與鉆具套筒7間塞入厚度為2.0mm的鉆孔深度控制墊塊8,使鉆頭與工件接觸后固定卡圈。除去2.0mm的墊塊,連接好手電鉆,調壓器調至60~70V,即可開(kāi)鉆。保持合適的壓力,鉆至卡圈與夾具套筒間貼合,即預定孔深(2.0mm),拔出鉆桿。再換上配置φ1.5mm麻花鉆桿,按以上相同步驟進(jìn)行鉆孔,。
特點(diǎn):
xstress3000G3殘余應力測試儀適于檢測殘余應力,既能消除打孔誤差,還能長(cháng)導線(xiàn)補償; 釋放系數未知時(shí),可自動(dòng)計算;適于應變測量、應力檢測;可海量存儲測試結果并查詢(xún)、列表;可插U盤(pán),并通過(guò)PC回放分析測試結果。
殘余應力測試儀檢測標準:
CB 3395-92 《殘余應力測試方法 鉆孔應變釋放法》
SL 499-2010 《鉆孔應變法測量殘余應力的標準測試方法》
GB/T 24179-2009《金屬材料 殘余應力測定 壓痕應變法》
ASTM E837-99 《小直徑盲孔法》
GB/T 7704-2008 《無(wú)損檢測 X射線(xiàn)應力測定方法 》