[发明专利]残余压应力定值试块的设计方法

说明书

一、技术领域

本发明提出制备一种残余压应力定值试块，适用于残余应力超声无损检测系统的校准。

二、背景技术

残余应力的无损检测受到越来越广泛的重视，而现阶段比较有发展前景的无损方法是超声法残余应力检测，超声法主要是运用超声临界折射纵波实现残余应力检测。超声应力检测理论已经很成熟，但是根据原理，这种方法检测的是相对残余应力值，要想实现对绝对残余应力值的检测，需要研制量值化的残余应力标准试块对检测结果以及检测系统予以校准。

目前残余应力标准定值试块的研究，主要是针对X射线衍射法。论文：（王洪，陈开来，李光瑾，等.渗碳淬硬层残余应力试样制作过程对测试效果的影响.上海电机学院学报.2011,4(14):277-280.）中提到将待测材料的金属粉末压铸成一定尺寸的试块，根据压铸好的试块晶格的变化来进行残余应力标定。另外，论文（S.Quinn,J.M.Dulieu-Barton and J.M.Langlands.Progress in Thermoelastic Residual Stress Measurement.Strain(2004)40:127-133.）中提到英国研究人员将钢材弯曲成弓的形状，通过弯曲的方法制造了残余应力试块。这些试块的结构较为特殊，制造方法较为复杂，不易实现。为此，我们提出了一种结构简单而且准确可靠的方法，即通过喷丸的方式制作定值试块。

试块制作过程中，调整喷丸参数从而形成不同值的残余应力场，进而得到想要的应力值是一大难题，需要多进行实验来解决这一难题，才能精确控制试块的残余应力值大小。

三、发明内容

本发明的目的是制作一套定值的残余应力试块，对残余应力超声无损检测系统予以校准，实现对残余应力绝对值的检测，并使检测结果准确可靠。

本发明制作的残余应力定值试块是一个经过热处理的长方体形状金属块，所述金属块经过不同参数的喷丸处理后会在其表面产生不同的残余应力，从而制作出不同残余应力值的定值试块。

四、附图说明

图1残余压应力定值试块-材料选取及喷丸区域

1—喷丸区域

图2残余压应力定值试块-检测区域

2—检测传感器  3—楔块  4—固定装置  5—应力检测区域

五、具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行详细说明：

以高强度钢作为试块的制作材料为例，如图1所示，其尺寸为L×B×H（L=60～100mm，B=30～50mm，H=5～30mm），试块的表面粗糙度≤Ra6.4。

对试块进行退火处理，消除试块的初始应力。热处理过后，对工件表面氧化膜进行清理。然后对试块进行喷丸处理，喷丸过程中选取不同的弧高度，弹丸直径，喷嘴距离，大气压，喷丸时间等喷丸参数对试块进行喷丸处理，从而可以在试块表面形成不同的残余应力值。喷丸在试块表面形成的压应力区和超声换能器检测的区域如图2所示，检测区域正好处于试块的中央位置，很好的对应了喷丸区域位于中央附近这一条件，从而充分的利用喷丸引进的压应力制作符合要求的定值试块。