鋁合金工件生產過程一般經過壓鑄、機加工等多道工序,每道工序都有可能產生殘余應力。為了確保產品的可靠性和安全性,一般會進行熱時效工藝消除應力。本文主要是對鋁合金工件進行殘余應力檢測,用以驗證不同工藝效果,改進生產工藝,確保產品性能。
試驗儀器
殘余應力測試方法有很多,盲孔法是常用的方法之一,有操作簡單,適用范圍廣,不受材料形狀限制等優(yōu)點,本次就是采用盲孔法檢測鋁合金殘余應力。儀器采用南京聚航科技有限公司的JHMK多點殘余應力測試系統(tǒng),由JHYC靜態(tài)應變儀和JHZK精密殘余應力鉆孔裝置組成。多點測量效率高,全軟件設置,可自動實時計算殘余應力,實時顯示和保存應力應變數值,測量結果直觀明了,儀器精度高。
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
應變測試點的選取原則應遵循以下幾點:1.理論計算的高應力區(qū)和實際發(fā)生開裂的部位;2.進一步優(yōu)化設計關注的部位。根據以上原則,測點選擇在鋁合金加工易開裂位置,全部采用三軸應變花。
(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)鉆孔支架放置:確認數據穩(wěn)定正常后,將支架放置于測點位置,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(°) |
Y1 | -22.8 | -11.3 | -7.9 | 31.7 | 21.5 | 14.2 |
Y2 | -20.0 | -13.5 | -12.9 | 31.2 | 25.7 | 20.1 |
A1 | -11.5 | -13.7 | -13.7 | 22.7 | 20.9 | 22.5 |
A2 | -12.1 | -12.8 | -6.5 | 18.8 | 13.4 | -25.4 |
B1 | -11.4 | -8.5 | -6.5 | 17.0 | 14.0 | 4.6 |
B2 | -7.1 | -12.0 | -12.2 | 18.8 | 14.6 | 21.5 |
C1 | -8.5 | -3.7 | -3.5 | 12.5 | 8.4 | 21.4 |
C2 | -8.5 | -1.4 | 0.0 | 10.4 | 4.3 | 17.1 |
數據分析
上述測點中Y為壓鑄成型件,A為250℃處理2h,B為300℃處理2h,C為350℃處理2h。從表上數據可以看出,Y的殘余應力水平略高,A、B、C的殘余應力均較低,其中C為經過2h的350℃熱處理,其消除效果*佳。
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,為鋁合金工件加工工藝的改進提供了依據。
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