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 | σmax(MPa) | σmin(MPa) | 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。