铝合金工件残余应力测试试验
时间：2024-11-07 阅读：102
铝合金工件生产过程一般经过压铸、机加工等多道工序，每道工序都有可能产生残余应力。为了确保产品的可靠性和安全性，一般会进行热时效工艺消除应力。本文主要是对铝合金工件进行残余应力检测，用以验证不同工艺效果，改进生产工艺，确保产品性能。
试验仪器
残余应力测试方法有很多，盲孔法是常用的方法之一，有操作简单，适用范围广，不受材料形状限制等优点，本次就是采用盲孔法检测铝合金残余应力。仪器采用南京聚航科技有限公司的JHMK多点残余应力测试系统，由JHYC静态应变仪和JHZK精密残余应力钻孔装置组成。多点测量效率高，全软件设置，可自动实时计算残余应力，实时显示和保存应力应变数值，测量结果直观明了，仪器精度高。
试验依据：《GBT 31310-2014 金属材料 残余应力测定 钻孔应变法》
测试方案
（1）测点位置选取
应变测试点的选取原则应遵循以下几点：1.理论计算的高应力区和实际发生开裂的部位；2.进一步优化设计关注的部位。根据以上原则，测点选择在铝合金加工易开裂位置，全部采用三轴应变花。
（2）应变片粘贴及连接：将各个测点位置进行打磨清洁，粘贴应变片及接线端子。
（3）线缆连接：完成贴片后，将应变片接入JHYC静态应变仪，查看数据。
（4）钻孔支架放置：确认数据稳定正常后，将支架放置于测点位置，对好中心后调节钻孔深度。
（5）开始测量：测量前调零，待数值稳定后开始记录，然后钻孔，钻完孔后等待残余应力释放完成，稳定后停止数据采集。
测试结果及计算
所有测点一一测量完成后，在软件中使用高级分析进行多点残余应力分析，然后一键导出报告。测量结果如下：
测点号 | 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 |
数据分析
上述测点中Y为压铸成型件，A为250℃处理2h，B为300℃处理2h，C为350℃处理2h。从表上数据可以看出，Y的残余应力水平略高，A、B、C的残余应力均较低，其中C为经过2h的350℃热处理，其消除效果*佳。
结论
使用JHMK多点残余应力测量系统进行残余应力测试，实验方法简单，操作方便，软件功能丰富，快速得出可靠结果，为铝合金工件加工工艺的改进提供了依据。