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振動時效效果的判定方法

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2013-12-04  來源:實驗室資訊網(wǎng)
核心提示: 檢驗振動時效的效果實際上就是檢驗工件中殘余應(yīng)力是否得以消除和均化,目前對殘余應(yīng)力的測試方法很多,但總的分為兩大類。一類是
     檢驗振動時效的效果實際上就是檢驗工件中殘余應(yīng)力是否得以消除和均化,目前對殘余應(yīng)力的測試方法很多,但總的分為兩大類。
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(huán)法等。
一類是定性測試:如振動參數(shù)曲線法、尺寸精度穩(wěn)定性法等。本文著重一講振動曲線法。

一、常用的幾種殘余應(yīng)力測試法

1.切割法、套環(huán)法:
這兩種方法的基本原理是一樣的,就是在被測點附近,先貼上應(yīng)變片,然后再用手鋸或銑床,在這一點附近切割出方格線,使之與鄰近部分分開以釋放殘余應(yīng)力,并用應(yīng)變片測出應(yīng)變量,再計算出該點處的殘余應(yīng)力值大小。
2.盲孔法:
切割法和套環(huán)法具有較大的破壞性,因此目前應(yīng)用較為廣泛的殘余應(yīng)力測試方法是鉆盲孔法。鉆孔法測量殘余應(yīng)力就是在被測點上鉆一小孔,使被測點的應(yīng)力得到部分或全部釋放,并由事先貼在小孔周圍的應(yīng)變計測得釋放的應(yīng)變量,再根據(jù)彈性力學原理計算出殘余應(yīng)力。鉆孔的直徑和深度都不大,不會影響被測構(gòu)件的正常使用。并且這種方法具有較好的精度,因此它已成為應(yīng)用比較廣泛的殘余應(yīng)力測試方法之一。
3.X射線法:
X射線法測應(yīng)力的基本原理是,利用X射線穿透晶粒時產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象。在彈性應(yīng)變作用下,引起晶格間距變化,使衍射條紋產(chǎn)生位移,根據(jù)位移的變化即可計算出應(yīng)力來。
X射線法測應(yīng)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(yīng)變而不包括塑應(yīng)變(因為工件塑性變形時其晶面間距并不改變,不會引起衍射線的位移)。
③被測面直徑可以小到1~2mm。因此可以用于研究一點應(yīng)力和梯度變化較大的應(yīng)力分布。
④由于穿透能力的限制,一般只能測深度在10um左右的應(yīng)力,所以只是表面應(yīng)力。
⑤對于能給出清晰衍射峰的材料,例如退火后細晶粒材料,本方法可達10Mpa的精度,但對于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:
磁測法測量殘余應(yīng)力是近年來發(fā)展起來的一種新方法,它具有較大的發(fā)展前途,設(shè)備簡單、使用方便,它不僅可以測殘余應(yīng)力也可以測載荷作用下的應(yīng)力。在磁場面的作用下,應(yīng)力產(chǎn)生磁各異性,磁導率作為張量相似,通過傳感器和一定電路,將磁導率的變化轉(zhuǎn)為電信號,輸出電流(或電壓)反映應(yīng)力值的變化。該方法測量誤差與工件表面情況有關(guān)。

二、 振動參數(shù)曲線法

 

 一項振動時效工藝是否成功,其最后的檢測方法應(yīng)是殘余應(yīng)力的變化率和尺寸精度保持性的測試。但是振動處理過程中采用上述兩種參數(shù)是不可能的,它是需要長時間和復雜的測試過程。通常在實際生產(chǎn)應(yīng)用的控制過程中往往采用振動時效前后幅頻特性參數(shù)曲線和振幅-時間參數(shù)曲線測試法并按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(xiàn)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、虛線為振后所測曲線)


在振動處理過程中隨著殘余應(yīng)力的下降,構(gòu)件的內(nèi)阻尼減小,所以在幅頻特性曲線上所表現(xiàn)出的是固有頻率的下降,(如圖6-1中所示f1變?yōu)閒1′)、共振峰值的增高、頻帶變窄。振動處理前測得的幅-頻特性曲線和振后幅頻特性曲線對比可求出各參數(shù)的變化量△f,△h和△u。經(jīng)過多個試件處理后可把這些變化量的統(tǒng)計值確定下來。這樣就可在生產(chǎn)應(yīng)用時進行監(jiān)測。
如果生產(chǎn)中所得的參數(shù)變化與確定的數(shù)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(shù)(主要是激振力)上做適當調(diào)整,或支承方式上需做調(diào)整。
總之,幅-頻特性曲線監(jiān)測法是國內(nèi)外普遍采用的較為成熟的方法。
(b)振幅-時間曲線監(jiān)測法
幅-頻特性曲線是振動處理的前后進行的,且頻率在不斷的改變。有時為了獲得更好的曲線。這要比前一種方法更為簡單,它既可以通過振幅的變化來控制振動處理的有效時間,又可以通過振幅的變化量來監(jiān)測殘余應(yīng)力的變化情況。

三、尺寸精度穩(wěn)定性法
尺寸精度穩(wěn)定性是根據(jù)定期對構(gòu)件尺寸精度的測量來實現(xiàn)的。它包括兩方面內(nèi)容:一方面是觀測構(gòu)件尺寸精度隨時間而發(fā)生的變化量,與熱時效或精度允差相比較;另一方面是要觀察構(gòu)件在靜、動荷載作用后的尺寸精度變化量,同樣與傳統(tǒng)工藝(熱時效)相比,以鑒定振動時效工藝的可行性。
如果殘余應(yīng)力消除和均化的效果好,那么工件中殘余應(yīng)力的再分布的可能性和程度就比較小,工件的尺寸精度穩(wěn)定性就好。實踐證明在保持工件尺寸精度穩(wěn)定性方面振動時效技術(shù)比其它傳統(tǒng)的時效方法更顯優(yōu)勢。
 

 


 

編輯:songjiajie2010

 
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