殘余壓應(yīng)力定值試塊的設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的是制作一套殘余壓應(yīng)力定值試塊，對殘余應(yīng)力超聲無損檢測系統(tǒng)予以校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對構(gòu)件殘余應(yīng)力絕對值的檢測，并使檢測結(jié)果準(zhǔn)確可靠。殘余壓應(yīng)力定值試塊是由屈服強(qiáng)度很高的鋼材制成的長方體形狀金屬塊，試塊先經(jīng)過退火熱處理，消除其內(nèi)部殘余應(yīng)力，然后對若干塊進(jìn)行不同參數(shù)的噴丸處理，從而在不同鋼板表面預(yù)置不同值的殘余應(yīng)力。
【專利說明】殘余壓應(yīng)力定值試塊的設(shè)計(jì)方法
一、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提出制備一種殘余壓應(yīng)力定值試塊，適用于殘余應(yīng)力超聲無損檢測系統(tǒng)的校準(zhǔn)。
二、【背景技術(shù)】
[0002]殘余應(yīng)力的無損檢測受到越來越廣泛的重視，而現(xiàn)階段比較有發(fā)展前景的無損方法是超聲法殘余應(yīng)力檢測，超聲法主要是運(yùn)用超聲臨界折射縱波實(shí)現(xiàn)殘余應(yīng)力檢測。超聲應(yīng)力檢測理論已經(jīng)很成熟，但是根據(jù)原理，這種方法檢測的是相對殘余應(yīng)力值，要想實(shí)現(xiàn)對絕對殘余應(yīng)力值的檢測，需要研制量值化的殘余應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)試塊對檢測結(jié)果以及檢測系統(tǒng)予以校準(zhǔn)。
[0003]目前殘余應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)定值試塊的研究，主要是針對X射線衍射法。論文:(王洪，陳開來，李光瑾，等.滲碳淬硬層殘余應(yīng)力試樣制作過程對測試效果的影響.上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報(bào).2011,4(14):277-280.)中提到將待測材料的金屬粉末壓鑄成一定尺寸的試塊，根據(jù)壓鑄好的試塊晶格的變化來進(jìn)行殘余應(yīng)力標(biāo)定。另外，論文(S.Quinn, J.M.Dulieu-Bartonand J.M.Langlands.Progress in Thermoelastic Residual Stress Measurement.Strain(2004)40:127-133.)中提到英國研究人員將鋼材彎曲成弓的形狀，通過彎曲的方法制造了殘余應(yīng)力試塊。這些試塊的結(jié)構(gòu)較為特殊，制造方法較為復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)。為此，我們提出了一種結(jié)構(gòu)簡單而且準(zhǔn)確可靠的方法，即通過噴丸的方式制作定值試塊。
[0004]試塊制作過程中，調(diào)整噴丸參數(shù)從而形成不同值的殘余應(yīng)力場，進(jìn)而得到想要的應(yīng)力值是一大難題，需要多進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來解決這一難題，才能精確控制試塊的殘余應(yīng)力值大小。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是制作一套定值的殘余應(yīng)力試塊，對殘余應(yīng)力超聲無損檢測系統(tǒng)予以校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對殘余應(yīng)力絕對值的檢測，并使檢測結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
[0006]本發(fā)明制作的殘余應(yīng)力定值試塊是一個(gè)經(jīng)過熱處理的長方體形狀金屬塊，所述金屬塊經(jīng)過不同參數(shù)的噴丸處理后會(huì)在其表面產(chǎn)生不同的殘余應(yīng)力，從而制作出不同殘余應(yīng)力值的定值試塊。
四、【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1殘余壓應(yīng)力定值試塊-材料選取及噴丸區(qū)域
[0008]I 一噴丸區(qū)域
[0009]圖2殘余壓應(yīng)力定值試塊-檢測區(qū)域
[0010]2—檢測傳感器3—楔塊4 一固定裝置5—應(yīng)力檢測區(qū)域
五、【具體實(shí)施方式】[0011]下面對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0012]以高強(qiáng)度鋼作為試塊的制作材料為例，如圖1所示，其尺寸為LXBXH (L=60?100mm, B=30 ?50mm, H=5 ?30mm),試塊的表面粗糖度< Ra6.4。
[0013]對試塊進(jìn)行退火處理，消除試塊的初始應(yīng)力。熱處理過后，對工件表面氧化膜進(jìn)行清理。然后對試塊進(jìn)行噴丸處理，噴丸過程中選取不同的弧高度，彈丸直徑，噴嘴距離，大氣壓，噴丸時(shí)間等噴丸參數(shù)對試塊進(jìn)行噴丸處理，從而可以在試塊表面形成不同的殘余應(yīng)力值。噴丸在試塊表面形成的壓應(yīng)力區(qū)和超聲換能器檢測的區(qū)域如圖2所示，檢測區(qū)域正好處于試塊的中央位置，很好的對應(yīng)了噴丸區(qū)域位于中央附近這一條件，從而充分的利用噴丸引進(jìn)的壓應(yīng)力制作符合要求的定值試塊。
【權(quán)利要求】
1.殘余壓應(yīng)力定值試塊，是一個(gè)經(jīng)過熱處理的長方體形狀金屬塊，所述金屬塊經(jīng)過不同參數(shù)的噴丸處理后會(huì)在其表面產(chǎn)生不同的殘余應(yīng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定值試塊材料為金屬材料,可以為不同成分的鋼材,如45#鋼，Q235鋼等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定值試塊，加工出不同厚度的試塊，試塊的表面粗糙度(Ra6.4，試塊加工完成后進(jìn)行退火熱處理，使試塊的加工應(yīng)力得以釋放，達(dá)到零殘余應(yīng)力狀態(tài)，具體數(shù)值可以用X射線應(yīng)力測定儀器檢測。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定值試塊，在噴丸之前需要對試塊進(jìn)行光滑平整處理，消除熱處理帶來的表面不光整影響。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定值噴丸試塊的制作過程中，不同厚度的試塊若干進(jìn)行了不同參數(shù)的噴丸處理。
【文檔編號(hào)】G01N29/30GK103529130SQ201310526941
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】徐春廣, 白曉光, 劉海洋, 宋文濤, 潘勤學(xué), 李驍, 靳鑫 申請人:北京理工大學(xué)