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鈦合金零件殘余應力測試試驗

鈦合金零件的生產涉及多個過程,如壓鑄、熱處理、機械加工等。每道工序都有可能產生殘余應力。為了保證產品的可靠性、安全性,需要檢測零件不同深度處殘余應力的大小,用以驗證工藝、改進工藝,確保產品的性能。

殘余應力測試方法有很多種,需要測試的某型鈦合金零件為小型圓柱型零件,形狀不規(guī)則,測量區(qū)域小,因此采用盲孔法測量殘余應力較為合適。以下為某型鈦合金零件殘余應力測試過程。

試驗儀器

試驗儀器:采用南京聚航科技有限公司的JHMK多點殘余應力測量系統(tǒng),由JHYC靜態(tài)應變儀和JHZK-L鉆孔裝置組成。此儀器適合小型零件測試,具有多點測量效率高,實時顯示應力應變數值,實時錄屏錄像功能,自動實時生成應力應變釋放曲線,測量曲線和視頻回放功能,自動生成分布曲線和三維分布圖,一鍵生成測量報告。

試驗依據:《GBT?31310-2014?金屬材料 殘余應力測定 鉆孔應變法

測試方案

1)測點位置選取

該測試需要測量不同深度的殘余應力分布情況。鈦合金零件選取外表面中部進行測量,3個測點呈120度分布,全部采用三軸應變花。每次測完后做表面腐蝕處理,然后再進行測試,共進行3次測試。

(2)應變片粘貼及連接:將各個測點位置進行打磨清潔,粘貼應變片及接線端子。

(3)線纜連接:完成貼片后,將應變片接入JHYC靜態(tài)應變儀,查看數據。

(4)工件放置:確認數據穩(wěn)定正常后,將工件放置于L型支架平臺上,調節(jié)XYZ軸對好中心后調節(jié)鉆孔深度。

(5)開始測量:測量前調零,待數值穩(wěn)定后開始記錄,然后鉆孔,鉆完孔后等待殘余應力釋放完成,穩(wěn)定后停止數據采集。

測試結果及計算

所有測點一一測量完成后,在軟件中使用高級分析進行多點殘余應力分析,然后一鍵導出報告。測量結果如下:

測點號

ε1

ε2

ε3

σmaxMPa)

σminMPa)

θ(°)

1-1

1.6

3.7

4.1

-6.2

-8.9

-15.8

1-2

-3.5

-3.9

-3.4

9.5

8.5

42.4

1-3

-3.5

0.5

1.6

5.1

-0.3

-14.3

2-1

-1.4

6.8

10.1

-5.6

-17.1

-11.7

2-2

3.3

1.0

-0.9

-1.3

-5.1

86.7

2-3

-4.2

-1.0

3.1

4.9

-1.8

3.0

3-1

4.7

2.2

-0.5

-3.2

-7.9

-88.9

3-2

1.3

3.2

4.2

-6.0

-8.7

-7.5

3-3

-3.0

3.8

5.4

1.4

-7.7

-15.9

數據分析

上述測點中1為未腐蝕處理,2為第1次腐蝕處理,3為第2次腐蝕處理。從表上數據可以看出,3次測量零件的殘余應力水平均比較接近,該零件整體殘余應力水平分布比較均勻。

結論

使用JHMK多點殘余應力測量系統(tǒng)進行殘余應力測試,實驗方法簡單,操作方便,軟件功能豐富,快速得出可靠結果,L型支架十分適合小型零件的測量,XYZ三向自由調節(jié)能夠快速進行對中測量。能夠為鈦合金零件后續(xù)加工工藝的改進提供依據。

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