環(huán)芯法殘余應(yīng)力測(cè)量案例分析

殘余應(yīng)力是指產(chǎn)品在沒有外力和力矩的作用下，其內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力值，這些內(nèi)部力和力矩通常相互平衡?，F(xiàn)在殘余應(yīng)力測(cè)量方法有很多，主要方法有盲孔法、環(huán)芯法、切割法以及x射線、磁測(cè)法等。環(huán)芯法屬于部分損壞檢測(cè)法，又稱部分釋放法。本文主要是介紹環(huán)芯法測(cè)量殘余應(yīng)力的原理及實(shí)際案例分析。
環(huán)芯法測(cè)量殘余應(yīng)力工作原理
環(huán)芯法采用機(jī)械應(yīng)變方法測(cè)量殘余應(yīng)力，所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是jb/t8888-1999。環(huán)芯法的基本原理是通過在轉(zhuǎn)子表面加工環(huán)形槽，使殘余應(yīng)力得到充分釋放。通過粘貼在轉(zhuǎn)子表面的應(yīng)變片，將電信號(hào)通過儀器轉(zhuǎn)換成應(yīng)變值，最后計(jì)算出應(yīng)力大小和方向。測(cè)試前，將應(yīng)變片粘貼在工件表面上，然后用切槽機(jī)在工件表面加工出環(huán)形槽，環(huán)形槽的直徑一般為φ14mm，深度為2mm和4mm，然后讀取儀器的數(shù)值，最后用公式計(jì)算出殘余應(yīng)力的大小。
環(huán)芯法實(shí)際案例分析
測(cè)試件介紹
某低壓轉(zhuǎn)子輪盤的材質(zhì)為25cr2ni2mov，由真空鋼錠鍛造而成。產(chǎn)品尺寸為φ3000mm*1350mm，重量為85t。根據(jù)常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，殘余應(yīng)力不得**過屈服強(qiáng)度下限的8%，調(diào)質(zhì)回火后以≤120℃/h的速度冷卻，如果殘余應(yīng)力數(shù)值符合要求，不需要再進(jìn)行回火去應(yīng)力處理。但是對(duì)殘余應(yīng)力有較高要求的產(chǎn)品，殘余應(yīng)力值達(dá)不到要求，需要采用兩次回火的方法，并要求采用分段限速冷卻的方法以較大限度釋放工作中的殘余應(yīng)力。
應(yīng)變片粘貼位置
該轉(zhuǎn)子經(jīng)過性能熱處理并冷卻到室溫后方可測(cè)試鍛件的殘余應(yīng)力。首先，在工件上選取f、g、h三點(diǎn)作為環(huán)芯法的檢測(cè)點(diǎn)，每?jī)牲c(diǎn)相隔120°，為確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確，在測(cè)點(diǎn)附近選取備用測(cè)量點(diǎn)f`、g`、h`。
測(cè)試儀器介紹
本文環(huán)芯法檢測(cè)設(shè)備采用南京聚航科技有限公司的jhhx環(huán)芯法殘余應(yīng)力測(cè)量系統(tǒng)，是由jhyc靜態(tài)應(yīng)變儀和jhhx精密開槽裝置組成的。軟件設(shè)置后，可自動(dòng)實(shí)時(shí)計(jì)算殘余應(yīng)力，并實(shí)時(shí)顯示和保存數(shù)值，測(cè)量直觀明了，精度高。
環(huán)芯法測(cè)試過程
測(cè)試前先選定測(cè)量點(diǎn)，一般為兩點(diǎn)。首先，打磨并去除鍛件表面的氧化皮及油污等雜質(zhì)，表面粗糙度要符合技術(shù)條件要求；然后用鐵鏈固定好切槽機(jī)，標(biāo)出粘貼應(yīng)變片的大概位置，并用酒精將粘貼表面擦拭干凈，再用jh-496膠水將應(yīng)變片粘貼到檢測(cè)位置上。用導(dǎo)線將應(yīng)變片與主機(jī)連接后。切槽機(jī)開始加工環(huán)形槽。開始時(shí)不能進(jìn)刀過快，防止刀頭過熱。每加工1mm，記錄穩(wěn)定后的數(shù)據(jù)。到達(dá)2mm深度時(shí)，將設(shè)備數(shù)據(jù)調(diào)零，待加工到4mm深度時(shí)再記錄數(shù)據(jù)。最后，根據(jù)公式計(jì)算出殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)變值與槽的深度值應(yīng)該呈線性關(guān)系。
測(cè)量結(jié)果分析
將用環(huán)芯法測(cè)量該轉(zhuǎn)子鍛件后得到殘余應(yīng)力數(shù)據(jù)匯總成表1。
表1 轉(zhuǎn)子殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果
位置
軸向
周向
f（f`）
-18.8
-18.8
g（g`）
-21.8
-24.5
h（h`）
-16
-6.6
從表上可以看出，使用兩點(diǎn)檢測(cè)法得到輪盤的殘余應(yīng)力值在-6.6-25mpa，負(fù)號(hào)表示殘余應(yīng)力為壓應(yīng)力，其**值不**過30mpa，完全滿足技術(shù)規(guī)范規(guī)定。分析后發(fā)現(xiàn)，該輪盤鍛件的殘余應(yīng)力沿軸線方向呈“中段高、兩端低”的分布特點(diǎn)，即g點(diǎn)的殘余應(yīng)力值較大f、h殘余應(yīng)力數(shù)值較小。由于兩點(diǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)基本一致，表明檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確反映了該輪盤鍛件的殘余應(yīng)力。
以上案例證明，使用環(huán)芯法測(cè)量大型鍛件的殘余應(yīng)力是可靠的，檢測(cè)結(jié)果能準(zhǔn)確反映工件中殘余應(yīng)力的大小。
南京聚航科技有限公司專注于應(yīng)變儀,殘余應(yīng)力檢測(cè)儀,殘余應(yīng)力消除設(shè)備等