殘余應(yīng)力是指構(gòu)件在制造過程中,將受到來自各種工藝等因素的作用與影響;當(dāng)這些因素消失之后,若構(gòu)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(gòu)件內(nèi),則這種殘留的作用與影響稱為殘留應(yīng)力或殘余應(yīng)力。
殘余應(yīng)力測試方法
金屬材料在機(jī)械加工和熱加工(鑄件、焊接件、鍛件)的過程中都會產(chǎn)生不同的殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力的存在對材料的力學(xué)性能有著 重大的影響,焊接件的制造和熱處理過程中尤為明顯。殘余應(yīng)力的存在,一方面工件會降低強(qiáng)度,使工件在制造時(shí)產(chǎn)生變形和開裂等工藝缺陷;另一方面又會在制造后的自然釋放過程中使材料的疲勞強(qiáng)度、應(yīng)力腐蝕等力學(xué)性能降低。從而造成使用中的問題。因此,殘余應(yīng)力的檢測對于熱處理工藝、表面強(qiáng)化處理工藝、消除應(yīng)力工藝的效果及廢品分析等都有很重要的意義。
殘余應(yīng)力的測量方法可以分為有損和無損兩大類。
有損測試方法就是應(yīng)力釋放法,也可以稱為機(jī)械的方法;無損方法就是物理的方法。
機(jī)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(yīng)變法。
殘余應(yīng)力的檢測國內(nèi)外均已開展多年,其測定方法可分為機(jī)械測定法和物理測定法。機(jī)械測定法測定時(shí)須將局部分離或分割使應(yīng)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?qū)ぜp傷較小、測量較可靠,已成為現(xiàn)場實(shí)測的一種標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法(見ASTM E837-99)。物理測定法主要有射線法、磁性法、超聲波法,以及國內(nèi)*的壓痕應(yīng)變法(GB/T 24179-2009),均屬于無損檢測方法。射線法理論完善,但因有射線傷害和僅能測定表面應(yīng)力使其應(yīng)用受到很大限制;磁性法為根據(jù)鐵磁體磁飽和過程中應(yīng)力與磁化曲線之間的變化關(guān)系進(jìn)行測定,在一定范圍內(nèi)適用;壓痕應(yīng)變法采用電阻應(yīng)變片作為測量用敏感元件,在應(yīng)變花中心部位采用沖擊加載制造壓痕以代替鉆孔,通過應(yīng)變儀記錄壓痕區(qū)外彈性區(qū)應(yīng)變增量的變化,從而獲得對應(yīng)于殘余應(yīng)力大小的真實(shí)彈性應(yīng)變,求出殘余應(yīng)力的大小。從已有工程應(yīng)用結(jié)果看,這類方法既有應(yīng)力釋放法的優(yōu)點(diǎn),測試設(shè)備相對簡單,測試結(jié)果準(zhǔn)確可靠,又有物性法的優(yōu)點(diǎn),被測件表面無明顯損傷(壓痕直徑約1.2mm,深度0.2mm),屬于無損應(yīng)力檢測方法。綜合各方面的資料,本公司目前開展殘余應(yīng)力檢測方面的研究主要以X射線衍射法,激光小孔法、盲孔法為主。
盲孔法殘余應(yīng)力檢測法就是在工件的被測部位貼上應(yīng)變花(計(jì)),通過在應(yīng)變花(計(jì))中心打一個(gè)Φ2mm左右的小盲孔引起殘余應(yīng)力的釋放,同時(shí),由殘余應(yīng)力測試儀將這種釋放量測出并通過計(jì)算得出該部位的殘余應(yīng)力大小和方向。
xstress3000G3殘余應(yīng)力測試儀
具體步驟如下:
①、將TJ120-1.5-φ1.5應(yīng)變花按應(yīng)變計(jì)粘貼通用方法準(zhǔn)確粘貼在試樣測量點(diǎn)上,并焊好測量導(dǎo)線。粘貼前試樣表面應(yīng)打磨,但在打磨時(shí)不能破壞原有殘余應(yīng)力場。
②、連接靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。以待測的應(yīng)變花作為補(bǔ)償片,將各應(yīng)變計(jì)所接電橋調(diào)零。
③、安裝鉆具,將帶觀察鏡的鉆具放在試樣表面上,必要時(shí) 開啟照明燈,在觀察鏡里觀察,初步對準(zhǔn)應(yīng)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。再松開鎖緊壓蓋,調(diào)X-Y方向的四個(gè)調(diào)節(jié)螺釘3(必須先松后緊),使觀察鏡1的十字線中心在轉(zhuǎn)動(dòng)觀察鏡觀察時(shí)始終與應(yīng)變花中心保持重合。鎖緊壓蓋2,靜態(tài)電阻應(yīng)變儀重新調(diào)零。
④、鉆孔,取下觀察鏡,將端面銑刀的鉆桿擦干凈,滴上潤滑油(需用縫紉機(jī)油,不可使用一般機(jī)油),插入鉆具的套筒內(nèi),用手輕輕轉(zhuǎn)動(dòng),劃去鉆孔部位的應(yīng)變花基底后,取出鉆桿。此時(shí),每個(gè)應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變讀數(shù)應(yīng)當(dāng)變化不大,再次調(diào)整靜態(tài)電阻應(yīng)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(nèi),松開鉆桿上的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(diào)壓器調(diào)至60~70V,即可開鉆。保持合適的壓力,鉆至卡圈與夾具套筒間貼合,即預(yù)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(yīng)力測試儀適于檢測殘余應(yīng)力,既能消除打孔誤差,還能長導(dǎo)線補(bǔ)償; 釋放系數(shù)未知時(shí),可自動(dòng)計(jì)算;適于應(yīng)變測量、應(yīng)力檢測;可海量存儲測試結(jié)果并查詢、列表;可插U盤,并通過PC回放分析測試結(jié)果。
殘余應(yīng)力測試儀檢測標(biāo)準(zhǔn):
CB 3395-92 《殘余應(yīng)力測試方法 鉆孔應(yīng)變釋放法》
SL 499-2010 《鉆孔應(yīng)變法測量殘余應(yīng)力的標(biāo)準(zhǔn)測試方法》
GB/T 24179-2009《金屬材料 殘余應(yīng)力測定 壓痕應(yīng)變法》
ASTM E837-99 《小直徑盲孔法》
GB/T 7704-2008 《無損檢測 X射線應(yīng)力測定方法 》