殘餘應力測試

殘餘應力測試方法

金屬材料在機械加工和熱加工（鑄件、焊接件、鍛件）的過程中都會產生不同的殘餘應力。殘餘應力的存在對材料的力學性能有著重大的影響，焊接件的製造和熱處理過程中尤為明顯。殘餘應力的存在，一方面工件會降低強度，使工件在製造時產生變形和開裂等工藝缺陷；另一方面又會在製造後的自然釋放過程中使材料的疲勞強度、應力腐蝕等力學性能降低。從而造成使用中的問題。因此，殘餘應力的檢測對於熱處理工藝、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。

殘餘應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力釋放法，也可以稱為機械的方法；無損方法就是物理的方法。

機械方法目前用得最多的是鑽孔法（盲孔法），其次還有針對一定對象的環芯法。

物理方法中用得最多的是X射線衍射法，其他主要物理方法還有中子衍射法、磁性法、超聲法以及壓痕應變法。

殘餘應力的檢測國內外均已開展多年，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，典型的有切槽法和鑽孔法，這方面技術成熟，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，已成為現場實測的一種標準試驗方法(見ASTM E837-99)。物理測定法主要有射線法、磁性法、超音波法，以及國內首創的壓痕應變法（GB/T 24179-2009），均屬於無損檢測方法。射線法理論完善，但因有射線傷害和僅能測定表面應力使其套用受到很大限制；磁性法為根據鐵磁體磁飽和過程中應力與磁化曲線之間的變化關係進行測定，在一定範圍內適用；壓痕應變法採用電阻應變片作為測量用敏感元件，在應變花中心部位採用衝擊載入製造壓痕以代替鑽孔，通過應變儀記錄壓痕區外彈性區應變增量的變化，從而獲得對應於殘餘應力大小的真實彈性應變，求出殘餘應力的大小。從已有工程套用結果看，這類方法既有應力釋放法的優點，測試設備相對簡單，測試結果準確可靠，又有物性法的優點，被測件表面無明顯損傷（壓痕直徑約1.2mm，深度0.2mm），屬於無損應力檢測方法。綜合各方面的資料，本公司目前開展殘餘應力檢測方面的研究主要以壓痕法、小直徑盲孔法、X射線衍射法為主。

盲孔法殘餘應力檢測法就是在工件的被測部位貼上應變花（計），通過在應變花（計）中心打一個Φ2mm左右的小盲孔引起殘餘應力的釋放，同時，由殘餘應力測試儀將這種釋放量測出並通過計算得出該部位的殘餘應力大小和方向。

具體步驟如下：

①、將TJ120-1.5-φ1.5應變花按應變計貼上通用方法準確貼上在試樣測量點上，並焊好測量導線。貼上前試樣表面應打磨，但在打磨時不能破壞原有殘餘應力場。

②、連線靜態電阻應變儀。以待測的應變花作為補償片，將各應變計所接電橋調零。

③、安裝鑽具，將帶觀察鏡的鑽具放在試樣表面上，必要時開啟照明燈，在觀察鏡里觀察，初步對準應變花中心位置。然後在鑽具支腿與試樣接觸處滴少許502膠水，膠水固化後擰緊鑽具支腿上的鎖帽，將鑽具固定於試樣表面。再鬆開鎖緊壓蓋，調X-Y方向的四個調節螺釘3（必須先松後緊），使觀察鏡1的十字線中心在轉動觀察鏡觀察時始終與應變花中心保持重合。鎖緊壓蓋2，靜態電阻應變儀重新調零。

殘餘應力測試

基本介紹

殘餘應力測試方法

特點

殘餘應力檢測標準

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