一類是定量測試:如盲孔法、X射線法、磁測法、噴砂打孔法、切割法、套環法等。
一類是定性測試:如振動參數曲線法、尺寸精度穩定性法等。本文著重一講振動曲線法。
一、常用的幾種殘餘應力測試法
1.切割法、套環法:
這(zhe)兩(liang)種(zhong)方(fang)法(fa)的(de)基(ji)本(ben)原(yuan)理(li)是(shi)一(yi)樣(yang)的(de),就(jiu)是(shi)在(zai)被(bei)測(ce)點(dian)附(fu)近(jin),先(xian)貼(tie)上(shang)應(ying)變(bian)片(pian),然(ran)後(hou)再(zai)用(yong)手(shou)鋸(ju)或(huo)銑(xi)床(chuang),在(zai)這(zhe)一(yi)點(dian)附(fu)近(jin)切(qie)割(ge)出(chu)方(fang)格(ge)線(xian),使(shi)之(zhi)與(yu)鄰(lin)近(jin)部(bu)分(fen)分(fen)開(kai)以(yi)釋(shi)放(fang)殘(can)餘(yu)應(ying)力(li),並(bing)用(yong)應(ying)變(bian)片(pian)測(ce)出(chu)應(ying)變(bian)量(liang),再(zai)計(ji)算(suan)出(chu)該(gai)點(dian)處(chu)的(de)殘(can)餘(yu)應(ying)力(li)值(zhi)大(da)小(xiao)。
2.盲孔法:
切(qie)割(ge)法(fa)和(he)套(tao)環(huan)法(fa)具(ju)有(you)較(jiao)大(da)的(de)破(po)壞(huai)性(xing),因(yin)此(ci)目(mu)前(qian)應(ying)用(yong)較(jiao)為(wei)廣(guang)泛(fan)的(de)殘(can)餘(yu)應(ying)力(li)測(ce)試(shi)方(fang)法(fa)是(shi)鑽(zuan)盲(mang)孔(kong)法(fa)。鑽(zuan)孔(kong)法(fa)測(ce)量(liang)殘(can)餘(yu)應(ying)力(li)就(jiu)是(shi)在(zai)被(bei)測(ce)點(dian)上(shang)鑽(zuan)一(yi)小(xiao)孔(kong),使(shi)被(bei)測(ce)點(dian)的(de)應(ying)力(li)得(de)到(dao)部(bu)分(fen)或(huo)全(quan)部(bu)釋(shi)放(fang),並(bing)由(you)事(shi)先(xian)貼(tie)在(zai)小(xiao)孔(kong)周(zhou)圍(wei)的(de)應(ying)變(bian)計(ji)測(ce)得(de)釋(shi)放(fang)的(de)應(ying)變(bian)量(liang),再(zai)根(gen)據(ju)彈(dan)性(xing)力(li)學(xue)原(yuan)理(li)計(ji)算(suan)出(chu)殘(can)餘(yu)應(ying)力(li)。鑽(zuan)孔(kong)的(de)直(zhi)徑(jing)和(he)深(shen)度(du)都(dou)不(bu)大(da),不(bu)會(hui)影(ying)響(xiang)被(bei)測(ce)構(gou)件(jian)的(de)正(zheng)常(chang)使(shi)用(yong)。並(bing)且(qie)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)具(ju)有(you)較(jiao)好(hao)的(de)精(jing)度(du),因(yin)此(ci)它(ta)已(yi)成(cheng)為(wei)應(ying)用(yong)比(bi)較(jiao)廣(guang)泛(fan)的(de)殘(can)餘(yu)應(ying)力(li)測(ce)試(shi)方(fang)法(fa)之(zhi)一(yi)。
3.X射線法:
X射線法測應力的基本原理是,利用X射線穿透晶粒時產生的衍射現象。在彈性應變作用下,引起晶格間距變化,使衍射條紋產生位移,根據位移的變化即可計算出應力來。
X射線法測應力的特點如下:
①它是一種無損測試方法。
②它測量的僅僅是彈性應變而不包括塑應變(因為工件塑性變形時其晶麵間距並不改變,不會引起衍射線的位移)。
③被測麵直徑可以小到1~2mm。因此可以用於研究一點應力和梯度變化較大的應力分布。
④由於穿透能力的限製,一般隻能測深度在10um左右的應力,所以隻是表麵應力。
⑤對於能給出清晰衍射峰的材料,例如退火後細晶粒材料,本方法可達10Mpa的精度,但對於淬火硬化或冷加工材料,其測量誤差將增大許多倍。
4.磁測法:
磁測法測量殘餘應力是近年來發展起來的一種新方法,它具有較大的發展前途,設備簡單、使shi用yong方fang便bian,它ta不bu僅jin可ke以yi測ce殘can餘yu應ying力li也ye可ke以yi測ce載zai荷he作zuo用yong下xia的de應ying力li。在zai磁ci場chang麵mian的de作zuo用yong下xia,應ying力li產chan生sheng磁ci各ge異yi性xing,磁ci導dao率lv作zuo為wei張zhang量liang相xiang似si,通tong過guo傳chuan感gan器qi和he一yi定ding電dian路lu,將jiang磁ci導dao率lv的de變bian化hua轉zhuan為wei電dian信xin號hao,輸shu出chu電dian流liu(或電壓)反映應力值的變化。該方法測量誤差與工件表麵情況有關。
二、 振動參數曲線法
一(yi)項(xiang)振(zhen)動(dong)時(shi)效(xiao)工(gong)藝(yi)是(shi)否(fou)成(cheng)功(gong),其(qi)最(zui)後(hou)的(de)檢(jian)測(ce)方(fang)法(fa)應(ying)是(shi)殘(can)餘(yu)應(ying)力(li)的(de)變(bian)化(hua)率(lv)和(he)尺(chi)寸(cun)精(jing)度(du)保(bao)持(chi)性(xing)的(de)測(ce)試(shi)。但(dan)是(shi)振(zhen)動(dong)處(chu)理(li)過(guo)程(cheng)中(zhong)采(cai)用(yong)上(shang)述(shu)兩(liang)種(zhong)參(can)數(shu)是(shi)不(bu)可(ke)能(neng)的(de),它(ta)是(shi)需(xu)要(yao)長(chang)時(shi)間(jian)和(he)複(fu)雜(za)的(de)測(ce)試(shi)過(guo)程(cheng)。通(tong)常(chang)在(zai)實(shi)際(ji)生(sheng)產(chan)應(ying)用(yong)的(de)控(kong)製(zhi)過(guo)程(cheng)中(zhong)往(wang)往(wang)采(cai)用(yong)振(zhen)動(dong)時(shi)效(xiao)前(qian)後(hou)幅(fu)頻(pin)特(te)性(xing)參(can)數(shu)曲(qu)線(xian)和(he)振(zhen)幅(fu)-時間參數曲線測試法並按JB/T5926-91標準中第4.1條款或JB/T10375-2002標準中的第6.2條款驗收來實現的。
(a) 幅頻特性曲線掃描法

圖6-1幅頻特性曲線二次掃描圖
(圖中實線為振前所測曲線、虛線為振後所測曲線)
在振動處理過程中隨著殘餘應力的下降,構件的內阻尼減小,所以在幅頻特性曲線上所表現出的是固有頻率的下降,(如圖6-1中所示f1變為f1′)、共振峰值的增高、頻帶變窄。振動處理前測得的幅-頻特性曲線和振後幅頻特性曲線對比可求出各參數的變化量△f,△h和△u。經過多個試件處理後可把這些變化量的統計值確定下來。這樣就可在生產應用時進行監測。
如果生產中所得的參數變化與確定的數值相近,說明振動處理的效果已達到。如果遠遠偏小,說明效果欠佳,尚需在激振參數(主要是激振力)上做適當調整,或支承方式上需做調整。
總之,幅-頻特性曲線監測法是國內外普遍采用的較為成熟的方法。
(b)振幅-時間曲線監測法
幅-pintexingquxianshizhendongchulideqianhoujinxingde,qiepinlvzaibuduandegaibian。youshiweilehuodegenghaodequxian。zheyaobiqianyizhongfangfagengweijiandan,tajikeyitongguozhenfudebianhualaikongzhizhendongchulideyouxiaoshijian,youkeyitongguozhenfudebianhualianglaijiancecanyuyinglidebianhuaqingkuang。
三、尺寸精度穩定性法
尺寸精度穩定性是根據定期對構件尺寸精度的測量來實現的。它包括兩方麵內容:一方麵是觀測構件尺寸精度隨時間而發生的變化量,與熱時效或精度允差相比較;另一方麵是要觀察構件在靜、動荷載作用後的尺寸精度變化量,同樣與傳統工藝(熱時效)相比,以鑒定振動時效工藝的可行性。
如ru果guo殘can餘yu應ying力li消xiao除chu和he均jun化hua的de效xiao果guo好hao,那na麼me工gong件jian中zhong殘can餘yu應ying力li的de再zai分fen布bu的de可ke能neng性xing和he程cheng度du就jiu比bi較jiao小xiao,工gong件jian的de尺chi寸cun精jing度du穩wen定ding性xing就jiu好hao。實shi踐jian證zheng明ming在zai保bao持chi工gong件jian尺chi寸cun精jing度du穩wen定ding性xing方fang麵mian振zhen動dong時shi效xiao技ji術shu比bi其qi它ta傳chuan統tong的de時shi效xiao方fang法fa更geng顯xian優you勢shi。
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