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《理化检验-物理分册》2017专题报道:残余应力测试
发布:shadow   时间:2017/7/31 16:06:03   阅读:1178 


余应力问题一直受到人们的关注。在机械加工过程中,外力和温度变化引起的不均匀塑性变形是产生残余应力的主要原因。在铸造、锻造、焊接及各类切削加工过程中,工件均会由于受外力和温度的作用而引起残余应力。残余应力的产生、叠加及释放过程造成零件内部应力状况的重新分布,就可能影响零件的尺寸和形位精度以及零部件的装配精度,降低零件的抗疲劳强度、抗应力腐蚀及抗蠕变开裂的能力,最终影响到机器设备的性能与使用寿命。因此,分析残余应力的产生机理、探究有效的残余应力测试方法与改善零件中残余应力状况具有非常重大的意义。

事实上,在各工业领域如机械、水利水电、热电核电、航空航天、石油化工、冶金、铁路、交通等行业,残余应力测试技术及其应用研究始终受到高度重视,特别是加入世贸组织以来,为了与国际接轨,残余应力测试已成为许多行业必需的检验和控制手段。

目前,残余应力的测试方法很多,按其对于被测构件是否具有破坏性,可分为有损测试法和无损测试法两大类。有损测试法的主要原理是破坏性的应力释放,使其释放部分产生相应的位移与应变,测量出这些位移和应变,经换算得到构件原有的应力。常用的方法有钻孔法、取条法、切槽法、剥层法等,在钻孔法中为了降低构件因钻孔而受损伤的程度,可用盲孔法、浅盲孔法。无损测试法是多年来科研人员一直探索的方法,目前无损测试的方法有X 射线法、中子衍射法、超声波法、磁性法等。但是鉴于这些方法的应用都有一定的局限性,因此残余应力测试技术至今仍是一个有待深入研究的课题,残余应力测试技术的研究,无论对于基础研究,还是对于工程应用都有十分重要的意义。

《理化检验-物理分册》期刊于2017年第7期推出“残余应力测试”专题报道,主要报道国内外各种残余应力测试方法、标准及仪器设备的发展现状、存在的问题及未来发展趋势,旨在为广大残余应力测试研究者、工作者以及设备厂商提供一个沟通、交流和展示的平台,推动我国残余应力测试技术的发展与进步,促进我国残余应力测试设备的研发制造,为我们国家在残余应力测试领域赶超世界先进水平共同努力。



新版GB/T 7704关键问题解析 
分析了我国X射线应力测试技术的发展现状,在深入理解欧盟标准EN 15305-2008的基础上,对新版GB/T 7704中若干关键问题进行了解析,阐述了其必要性、合理性和可行性,以帮助广大X射线应力测试工作者正确理解和执行标准,为获得比较可靠的试验结果提供必要的理论解惑和技术支持。

 
铣削和喷丸工艺对TC4钛合金残余应力和半高宽的影响
采用X射线衍射法研究了TC4钛合金铣削及铣削加喷丸状态的残余应力场和半高宽分布。结果显示:铣削加工的TC4钛合金残余应力场和半高宽分布受到刀具的切削作用和接触塑性形变作用的共同影响;切削线速率越大,切削作用越强,则压缩残余应力和深度越小,线速率对表面半高宽影响不大;切削深度越大,塑性形变作用越强,使得残余应力分布越复杂,表面半高宽越大;喷丸强化引入了倒钩型残余应力场,最大残余压应力接近屈服强度,喷丸强化引起的塑性形变层深度大于铣削加工的,使喷丸强化前不同铣削加工的残余应力状态近一致化。

 
X射线衍射法测定圆棒表面残余应力的影响因素
采用X射线衍射法测定了圆棒表面的残余应力,讨论了检测方法、检测设备状态、试样状态等因素对检测结果的影响。结果表明:在表面残余应力测定过程中,应在检测设备稳定工作的前提下,根据材料类型和晶体结构来选择检测参数,考虑试样的割取与保护对检测结果的影响;对于组织状态复杂的材料,可适当增加摆动角来提高检测精度。

 
硬态切削轴承套圈近表层残余应力分布及性能
通过对硬态切削轴承套圈和磨削轴承套圈进行对比,分析了硬态切削轴承套圈近表层残余应力的分布、沟道表面形貌、硬度和粗糙度。结果表明:与磨削轴承套圈相比,硬态切削轴承套圈能够获得更大的近表层残余压应力和更深的压应力层,以及较好的表面形貌和较高的表面硬度。

 
不同处理工艺轴承套圈的近表层硬度及残余应力
对M50钢轴承套圈、M50NiL钢渗碳轴承套圈及M50NiL钢渗碳+渗氮复合化学热处理轴承套圈的显微组织、硬度及残余应力进行了测试及分析,并对M50钢轴承套圈和M50NiL钢渗碳轴承套圈进行了硬度、应力和寿命耐久性试验。结果表明:复合化学热处理后,M50NiL钢轴承套圈的表面及心部硬度比M50NiL钢渗碳轴承套圈的有所提高,其表面应力尤其是次表层应力有了极大提高,因此耐磨性和抗疲劳性能也得到极大的改善;M50NiL钢渗碳轴承套圈的抗疲劳性能及使用寿命比M50钢轴承套圈的提高了3~5倍。

 
超高转速搅拌摩擦焊铝合金板的焊接变形和残余应力
采用10 000 r·min-1以上的超高转速搅拌摩擦焊设备,对100 mm×80 mm×1 mm的2014铝合金板进行了对接焊。利用水雾冷却的方法控制铝合金板的变形,得到了表面成型良好且变形较小的焊件,并对焊件的焊接变形和残余应力进行了测定和分析。结果表明:该2014铝合金板的焊缝无减薄,横向最小挠度为0.25 mm,纵向最小挠度为0.3 mm;焊缝处的残余应力很低,纵向残余应力峰值区间为-43~-83 MPa。

 
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