殘余壓應(yīng)力定值試塊的制作工藝及其使用和保存方法
【專利摘要】本發(fā)明提出的殘余壓應(yīng)力定值試塊是由屈服強(qiáng)度很高的鋼材制成的長方體形狀金屬塊，試塊經(jīng)過熱處理消除其內(nèi)部殘余應(yīng)力后，進(jìn)行不同參數(shù)的噴丸處理，從而在鋼板表面預(yù)置不同值的殘余應(yīng)力。本發(fā)明還提出了一種定值試塊的使用和保存方法，即在試塊使用過程中每次的檢測的位置保持一致，并且使用的環(huán)境溫度保持恒溫。使用完畢后，將其保存在恒溫箱等類似的恒溫環(huán)境下，避免試塊受到溫度、沖擊和振動等因素的影響而應(yīng)力釋放。
【專利說明】殘余壓應(yīng)力定值試塊的制作工藝及其使用和保存方法
一、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種殘余壓應(yīng)力試塊的制作工藝及其使用和保存方法。所述殘余壓應(yīng)力定值試塊適用于殘余應(yīng)力超聲波無損檢測系統(tǒng)的校準(zhǔn)。
二、【背景技術(shù)】
[0002]殘余應(yīng)力測量方法主要有機(jī)械法與物理法。其中，機(jī)械法會對結(jié)構(gòu)造成損害，不適宜非破壞性結(jié)構(gòu)的應(yīng)力檢測；物理法主要包括X射線衍射法、磁性法、中子衍射法及超聲法等，考慮到安全性以及便攜性，超聲法在眾多無損檢測應(yīng)力方法中優(yōu)勢明顯。超聲法主要是運(yùn)用超聲臨界折射縱波實(shí)現(xiàn)殘余應(yīng)力檢測。超聲應(yīng)力檢測理論已經(jīng)很成熟，但是根據(jù)原理，這種方法檢測到的是相對應(yīng)力值，要想實(shí)現(xiàn)絕對殘余應(yīng)力的檢測，需要研制具有定值的殘余應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)試塊來對檢測結(jié)果及檢測系統(tǒng)予以校準(zhǔn)。
[0003]目前殘余應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)定值試塊的研究，主要是針對X射線衍射法。論文:(王洪，陳開來，李光瑾，等.滲碳淬硬層殘余應(yīng)力試樣制作過程對測試效果的影響.上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報.2011,4(14):277-280.)中提到將待測材料的金屬粉末壓鑄成一定尺寸的試塊，根據(jù)壓鑄好的試塊晶格的變化來進(jìn)行殘余應(yīng)力標(biāo)定。另外，論文(S.Quinn, J.M.Dulieu-Bartonand J.M.Langlands.Progress in Thermoelastic Residual Stress Measurement.Strain(2004)40:127-133.)中提到英國研究人員將鋼材彎曲成弓的形狀，通過彎曲的方法制造了殘余應(yīng)力試塊。這些試塊的結(jié)構(gòu)較為特殊，制造方法較為復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)。為此，人們希望能獲得一種結(jié)構(gòu)簡單且準(zhǔn)確可靠的殘余應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)定值試塊，并希望通過一種簡單的方法獲得。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種殘余壓應(yīng)力定值試塊的制作工藝及其使用和保存方法。對殘余應(yīng)力超聲無損檢測系統(tǒng)予以校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對殘余應(yīng)力絕對值得測量，并使檢測結(jié)果準(zhǔn)
確可靠。
[0005]殘余壓應(yīng)力定值試塊是一個經(jīng)過熱處理的長方體形狀金屬塊，所述金屬塊經(jīng)過不同參數(shù)的噴丸處理后會在其表面產(chǎn)生不同的殘余應(yīng)力。
[0006]本發(fā)明提供了一種殘余壓應(yīng)力定值試塊的制作方法，其制作過程為，選取屈服強(qiáng)度比較高的某種鋼材作為實(shí)驗(yàn)材料作為例子，先對其進(jìn)行熱處理以消除內(nèi)部殘余的應(yīng)力，而后再進(jìn)行噴丸處理，在鋼板表面預(yù)置殘余應(yīng)力。
[0007]上述方法簡單，獲得的殘余應(yīng)力定值試塊準(zhǔn)確可靠。
[0008]本發(fā)明還提供了一種殘余壓應(yīng)力定值試塊的使用和保存方法，用超聲測量試塊應(yīng)力時應(yīng)在指定位置測量，使得每次測量位置相同，從而更精確的測量其應(yīng)力值。試塊不使用時應(yīng)儲存在恒定溫度環(huán)境下，溫度為20°C左右，并且要防止試塊受到?jīng)_擊和振動，該保存方法能使定值試塊保持穩(wěn)定的殘余壓應(yīng)力。四、【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1殘余壓應(yīng)力定值試塊材料和應(yīng)力檢測示意圖
[0010]I 一超聲換能器2—模塊3—固定裝置4 一噴丸區(qū)域5—應(yīng)力檢測區(qū)域
[0011]圖2殘余壓應(yīng)力定值試塊的制作工藝流程圖
[0012]圖3殘余壓應(yīng)力定值試塊準(zhǔn)備材料熱處理曲線
五、【具體實(shí)施方式】
[0013]下面對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0014]殘余壓應(yīng)力定值試塊的制作工藝:
[0015]1.以高強(qiáng)度鋼作為試塊的制作材料為例，用等離子切割方式切割成一定尺寸的試塊若干，如圖1所示，其尺寸為LXBXH (L=60?100mm，B=30?50mm，H=5?30mm)，試塊的表面粗糙度< Ra6.4。
[0016]2.將試塊進(jìn)行退火處理，消除試塊的加工應(yīng)力。具體熱處理工藝如下:
[0017]將試樣由室溫緩慢、均勻加熱(加熱速度Vl ( 2000C /h)到500?600°C左右，在此溫度下保溫4?6小時，然后溫度緩慢(冷卻速度V2 ( 2500C /h)均勻地冷卻到100?120°C以下，再出爐冷卻至室溫。其工藝曲線如圖3所示。熱處理后，對工件表面氧化膜進(jìn)行清理。
[0018]3.對試塊噴丸處理，噴丸參數(shù)如下:弧高度為0.3A，彈丸直徑為0.6mm,噴嘴距離為130mm，氣壓為4.5MPa，噴丸時間為40s?400s。
[0019]4.測量經(jīng)過噴丸處理后試塊的殘余應(yīng)力值，考察其經(jīng)過一段時間的殘余應(yīng)力變化情況，待其穩(wěn)定后可作為定值參考試塊。
[0020]5.如果需要獲取不同大小殘余應(yīng)力值得噴丸試塊，只需改變噴丸參數(shù)，按照上述相同的步驟進(jìn)行操作。
[0021]殘余壓應(yīng)力定值試塊的使用和保存方法:
[0022]殘余壓應(yīng)力定值試塊制作完成后，在測量其殘余應(yīng)力值后，將試塊保存在恒溫箱等恒定溫度環(huán)境下，溫度為20°C左右，從而消除溫度的交替變化使試塊發(fā)生熱脹冷縮，使殘余應(yīng)力不斷松弛。使用試塊時注意檢測位置固定在某個區(qū)域，從而更準(zhǔn)確的測量出其內(nèi)部保持的定值，使用完畢后及時放回恒溫箱中。另外，在試塊保存過程中，應(yīng)盡量避免發(fā)生沖擊和振動而使其殘余應(yīng)力釋放，而且定期的進(jìn)行監(jiān)測并記錄試塊殘余應(yīng)力的變化。每次校準(zhǔn)完殘余應(yīng)力超聲檢測系統(tǒng)，及時將試塊放回到恒溫箱中。
【權(quán)利要求】
1.殘余壓應(yīng)力定值試塊的制作工藝及其使用保存方法，定值試塊是一個經(jīng)過熱處理的長方體形狀金屬塊，所述金屬塊經(jīng)過不同參數(shù)的噴丸處理后會在其表面產(chǎn)生不同的殘余應(yīng)力，定值試塊制作完成好，應(yīng)在規(guī)定的條件下使用而且使用后應(yīng)保存在溫度較恒定的環(huán)境下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定值試塊的材料為金屬材料，可以選擇不同的鋼材，如Q235，Q345，高強(qiáng)度鋼等等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定值試塊是應(yīng)用等離子切割方式切割出一定尺寸的試塊若干，并加工不同厚度的試塊，試塊的表面粗糙度< Ra6.4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定值試塊，在噴丸之前需要對試塊進(jìn)行退火處理，消除試塊的加工應(yīng)力，具體數(shù)值可以用X射線應(yīng)力測定儀檢測。然后在對其表面進(jìn)行光滑平整處理，然后對不同厚度的試塊若干進(jìn)行不同參數(shù)的噴丸處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的定值試塊噴丸結(jié)束后，在室溫下放置一段時間再測量其殘余應(yīng)力，消除噴丸時的沖擊對表面殘余應(yīng)力值的影響。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定值試塊制作完成后，應(yīng)長期儲存在如恒溫箱等恒定溫度環(huán)境下，溫度為20°C左右，并且要防止試塊受到?jīng)_擊和振動等影響。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定值試塊在用于殘余應(yīng)力超聲檢測系統(tǒng)校準(zhǔn)時，從恒溫箱中取出，在校準(zhǔn)完成后應(yīng)及時將試塊放回恒溫箱中繼續(xù)保存。
【文檔編號】G01N29/30GK103604874SQ201310526319
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】徐春廣, 白曉光, 劉海洋, 宋文濤, 潘勤學(xué), 李驍, 靳鑫 申請人:北京理工大學(xué)