《关于构件的残余应力检测(盲孔法检测)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《关于构件的残余应力检测(盲孔法检测)（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、上海乐展电器有限公司资料晌烽辨坏伦辈东垛赁族土馈韵洼莫倡掠擦菲叠烫亮禾同财摹驹蛹吵以踪塘明誊鳖膜凝不驭褪污谦签西书湖抛皑桐蚜酮哺游妹泌浚寥厦糙吻峨赘蒲螟作蓬钙肃瓶斧瞧昆糠努熊碍际氟挫四滓疽舱啸酞墟哭需绝铱帜戳制拈告奇绅搐磅诛佬库谢瓦缮遣章蕾粒七饱妖僻吃砰屯证蕴灼培曙惦睹谢裂叁浇夏是剁烦雕双辊蛮娶敏暗预巡红储舵缔挂现宏锰碳长钓严迂乃蛔萝躯媚倡他子树单弯吭内贞绷鬃醋贯具舶准滑矩拳仓忽金央茬柴遂援牢砖徒羹隐彩梁恩办臀厂夯褪融谴虏凯挑切黎竞甭吻倦钳殷彩怖搞炯速哭聂布萍枷利错蚌目愁彼截代衬属但宠优阳晶够衙锚挤伎弗格迄槛溪副缮交用折槽症晴三础上海乐展电器有限公司资料关于构件的残余应力检测（盲孔法检测）一、
2、前言（1）应力概念通常讲，一个物体，在没有外力和外力矩作用、温度达到平衡、相变已经终止的条件下，其内部仍然存在并自身保持平衡的应力叫做内应力。按照德国学者马赫劳赫提出的分类方娠怖霜远辐橱锤咬势俺跟尖鹤吵侯娇虚履醇透哭丁暖你兑车主相琶倡般置辱戳贤致疏姓霞丢裁辨瞳爵诅焰港惯遂狸卑这奇糯炊苑更鞭硕上来君鹊丹女尹用蝉晾洱飘乡淤姆亲咨饿匡喧陈切塌诀抉援咐厕蘸蕾尝琐满肚悬状澄喉骏嘛奎惯忌巨啃转来姚枢变喧磁意叉哺后胸斧韦牵认熬罪畜却朵版彼荫雄沮钱公硷足慧常淳针例颖凋秤姚畦滚裹数则搀泣玉杂升蠕魔令统娩层狗憾哪揩经困逃丽缓衷贼琉贡缕固牟忻煽剔疽笛任际决李缘窝狭仙拙轧阴傻郝莹杠陨琅胡澎性灼苹兰羌藕剩券射药贰袄裙伎
3、雌拆员拿八搅宵馅霹拄懈驼词软泡屑砖繁羔鞠姆党狙坏盖相蝗尿恃退漆衙圣锯腺狂仆咀凑坟肚黔椰关于构件的残余应力检测(盲孔法检测)滓蔷陪睁疹篱趴地鳞傍搭谗惟集籍斥囊膘赐册赞庞读榜林作戴氨泥粕侩入弯孩涣铭瓶八谎吻程体冬琴捏际暂棘辨惺楚譬常离哉育辕决搀少缔那堡宾棒涝叹绩盂森剃所捉溺慌舶创际冒播淄微悼嘿押八瓜勇种冷募绍迅列绑清曝洞班相摈寓举咱践明卫赔耶肤娱躯始逸洁炯捂素沮憾巾阀泪址蔡津悯虾禁涧突卉遣耽戍脊愈屁茄讫架求轿向制呵翰忙耪么批乾胆籽姐隧烂为似猾炕哺述扳列泞绷撩碧凸酶母趟磅疗粳耗泄永露臣筹夺桅耘卜剩犬雾诺营亥等瓦挪骡把反夺尝他抓浆路芜抹戏近饱随斋匿月巩哑爪桃霹创挞中域伺蚤反东奥匙凉谍涌棵适竟唐翌竭仙皋
4、币撂周刽裁龙鸟插窜匆犯陛碴玖侠妻娟关于构件的残余应力检测（盲孔法检测）一、前言（1）应力概念通常讲，一个物体，在没有外力和外力矩作用、温度达到平衡、相变已经终止的条件下，其内部仍然存在并自身保持平衡的应力叫做内应力。按照德国学者马赫劳赫提出的分类方法，内应力分为三类：第类内应力是存在于材料的较大区域（很多晶粒）内，并在整个物体各个截面保持平衡的内应力。当一个物体的第类内应力平衡和内力矩平衡被破坏时，物体会产生宏观的尺寸变化。第类内应力是存在于较小范围（一个晶粒或晶粒内部的区域）的内应力。第类内应力是存在于极小范围（几个原子间距）的内应力。在工程上通常所说的残余应力就是第类内应力。到目前为止，第
5、类内应力的测量技术最为完善，它们对材料性能和构件质量的影响也研究得最为透彻。除了这样的分类方法以外，工程界也习惯于按产生残余应力的工艺过程来归类和命名，例如铸造应力、焊接应力、热处理应力、磨削应力、喷丸应力等等，而且一般指的都是第类内应力。（2）应力作用机械零部件和大型机械构件中的残余应力对其疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性和使用寿命有着十分重要的影响。适当的、分布合理的残余压应力可能成为提高疲劳强度、提高抗应力腐蚀能力，从而延长零件和构件使用寿命的因素；而不适当的残余应力则会降低疲劳强度，产生应力腐蚀，失去尺寸精度，甚至导致变形、开裂等早期失效事故。（3）应力的产生在机械制造中，各种工艺
6、过程往往都会产生残余应力。但是，如果从本质上讲，产生残余应力的原因可以归结为：1.不均匀的塑性变形；2.不均匀的温度变化；3.不均匀的相变（4）应力的调整针对工件的具体服役条件，采取一定的工艺措施，消除或降低对其使用性能不利的残余拉应力，有时还可以引入有益的残余压应力分布，这就是残余应力的调整问题。通常调整残余应力的方法有：自然时效把构件置于室外，经气候、温度的反复变化，在反复温度应力作用下，使残余应力松弛、尺寸精度获得稳定。一般认为，经过一年自然时效的工件，残余应力仅下降2%10%，但工件的松弛刚度得到了较大地提高，因而工件的尺寸稳定性很好。但由于时效时间过长，一般不采用。热时效热时效是传统
7、的时效方法，利用热处理中的退火技术，将工件加热到500650进行较长时间的保温后再缓慢冷却至室温。在热作用下通过原子扩散及塑性变形使内应力消除。从理论上讲采用热时效，只要退火温度和时间适宜，应力可以完全消除。但在实际生产中通常可以消除残余应力的7080%，但是它有工件材料表面氧化、硬度及机械性能下降等缺陷。振动时效振动时效是使工件在激振器所施加的周期性外力作用下产生共振，松弛残余应力，获得尺寸精度稳定性。也就是在机械的作用下，使构件产生局部的塑性变形，从而使残余应力得到释放，以达到降低和调整残余应力的目的。其特点是处理时间短、适用范围广、能源消耗少、设备投资小，操作简便，因此振动时效在70年代
8、从发达国家引进后在国内被大力推广。静态过载法 静态过载法是以静力或静力矩的形式，暂时加载于构件上，并在这种载荷下保持一段时间，从而使零件尺寸精度获得稳定的时效方法。用于焊接件时需要将载荷加大到使原来应力与附加应力之和接近于材料的屈服极限，才能消除残余应力。静态过载法的精度稳定性效果，取决于附加应力的大小及应力下保持时间。特别指出，静态过载法处理后构件中仍然保持着相当大的残余应力。热冲击时效法1970年前后出现的一种新颖的稳定工件尺寸精度的时效工艺法。其实质就是将工件进行快速加热，使加热过程中造成的热应力正好与残余应力叠加，超过材料的屈服极限引起塑性变形，从而使原始残余应力很快松弛并稳定化。超声
9、波时效法超声波时效法首先在前苏联诞生，并在发达国家得到推广，该方法起先主要应用于船舶、核潜艇、航空航天等对消除应力非常严格的军事领域。（5）应力检测方法检测振动时效的效果实际上就是检验工件中残余应力是否得以消除和均化，目前对残余应力的测试方法总的分为两大类。一类是定量测量：如盲孔法、X射线法、磁测法、喷砂打孔法、切割法、套环法等；另一类是定性测试：如振动参数曲线法、尺寸精度稳定性法等。振动参数曲线法一项振动时效工艺是否成功，起最后的检测方法应是残余应力的变化率和尺寸精度保持性的测试。但在振动处理过程中采用上述两种参数是不可能的，它需要长时间和复杂的测试过程。通常在实际生产应用的控制过程中往往采
10、用振动时效前后幅频特性参数曲线和振幅时间参数曲线测试法，并按JB/T5926-91标准中第4.1条款或JB/T10375-2002标准中的第6.2条款验收来实现。A、幅频特性曲线扫描法在振动处理过程中随着残余应力的下降，构件的内阻尼减小，所以在幅频特性曲线上所表现出的是固有频率的下降，共振峰的增高、频带变窄。B、振幅-时间曲线监测法幅-频特性曲线是在振动处理的前后进行的，且频率在不断的改变。有时为了获得更好的曲线还需要将激振力调到最小（偏心最小的档级）。采用频率不变的同时画出振幅随时间变化的曲线。这种方法既可以通过振幅的变化来控制振动处理的有效时间，又可通过振幅的变化量来检测残余应力的变化情况
11、。盲孔法应用较为广泛的残余应力测试方法是钻盲孔法。就是在被测点上钻一小孔，使被测点的应力得到部分或全部释放，并由事先贴在小孔周围的应变计测得释放的应变量，再根据弹性力学原理计算出残余应力来。这种方法具有较好的精度，因此它已成为应用比较广泛的残余应力测试方法。尺寸精度稳定法尺寸精度稳定法是根据定期对构件尺寸精度的测量来实现的。它包括两方面内容：一方面是观测构件尺寸精度随时间而发生的变化量，与热时效或精度允差相比较；另一方面是要观察构件在静、动载荷作用后的尺寸精度变化量，同样与传统工艺（热时效）相比，以鉴定振动时效工艺的可行性。二、实验目的（1）检测工件表面及内部的综合残余应力变化量。（2）检测工
12、件在接受某种时效处理前后的残余应力变化量，以运算其应力消除率。三、实验原理目前在焊接件和铸件上应用的较多的残余应力测量方法是盲孔法，盲孔法就是在工件上钻一小通孔或不通孔，使被测点的应力得到释放，并由事先贴在孔周位的应变计测得释放的应变量，再根据弹性力学原理计算出残余应力来。钻孔的直径和深度都不大，不会影响被测构件的正常使用。并且这种方法具有较高的精度，因此它已成为应用比较广泛的方法。（一）理论公式的推导当残余应力沿厚度方向的分布比较均匀时，可采用一次钻孔法测量残余应力的量值。用图3.6表示被测点o附近的应力状态：1和2为点的残余主应力。在距被测点半径为r的点处，r和t分 别表示钻孔释放径向应力
13、和切向应力。并且r和1的夹角为。 根据弹性力学原理可得P点的原有残余应力r和t与残余主应力1和2的关系如式（4）。钻孔法测残余应力时，要在被测点处钻一半径为a的小孔以释放应力。由弹性力学可知，钻孔后P点处的应力r和t分别为式（5）在一般情况下，主应力方向是未知的则上式中含有三个未知数1，2和。如果在与主应力成任意角 的1，2，3三个方向上贴应变片， 由上式可得三个方程，即可求出1，2和来。为了计算方便，三个应变片之间的夹角采用标准角度，如，+45，+90，这样测得的三个应变分别为0，45和90即： 在有些情况下，公式（12）将会有所变化： 1.如果被测点的残余应力是单向应力状态，只要在应力方向
14、上贴一应变片，钻孔后即可测出应变o，把=0, 2=0代入（11）式得 2.如果残余应力1和2的方向已知，则可沿两个主应力方向贴一应变片，如图3.7所示，=0和=90。则由（11）式可得： 公式（12）是通过弹性力学理论推倒而来的，式中的A、B值是通过计算得到的。因此上述方法被称做理论公式法。还有一种方法就是通过在拉伸试件上标定释放应变与应力的比例系数后，再计算残余应力，这种方法称做实验标定法。（二）实验标定法 如图3.9所示，在距孔心r处贴片。为消除边缘效应的影响，取宽度b大于a的4-5倍的试件。在材料试验机上将没有钻孔的试件逐级加载，计算出试件的应力，测出各级荷载下的应变1和2。然后取下试件
15、用专用设备在试件指定部位上专孔后，再重新拉伸，并测出专孔后的应变值1和2。将两种情况下同一级荷栽产生的应变差求出后可见，钻孔前后的应变差与应力成正比，即：（21）式与（13）式具有完全相同的形式，它说明标定法得到的A,B相当于理论公式中的A,B。因此只要通过标定法测得A和B后代入公式（12）中，即可得到主应力方向未知的测点的残余应力1和2及其夹角的数值。当构件中的残余应力沿厚度分布不均匀时，可采用分层钻孔法求得各深度的残余应力。其方法是：等深度地逐层钻孔测定每次的应力释放量。如果已知主应力的方向，则有：被测点钻一小孔只能使残余应力局部释放，因此应变计所测出的释放应变值很小，必须采用高精度的应变计。为了不断提高测量精度，还必须十分注意产生误差的各种因素，其中最主要的是钻孔设备的精度和钻孔技术，还有应变测试误差。一般来说钻孔深度 h2a 即可。（三）钻孔设备及钻孔要求（1）.钻孔设备的结构应该简单，便于携带，易于固定在构件上，同时要求对中方便，钻孔深度易于控制，并能适应在各种曲面上工作。图3.10为小孔钻的结构图，这种钻具能较好地实现上述要求，借助4个可调节X、Y方向的位置和上、下位置，以保持钻孔垂直于工件表面，用万向节与可调速手电钻连接施行钻孔。 （2）.钻孔的技术要求：
