[发明专利]一种用于风机主轴无损在线检测布氏硬度的方法

说明书

本发明涉及一种用于风机主轴无损在线检测布氏硬度的方法，其特征是：通过对布氏硬度法与里氏硬度法进行分析，以及拟合方法和拟合模型与工艺和参数之间的关系，构建基于真实组织演变的本构模型；再构建预测模型；最后通过有限元分析技术将上述模型嵌入到有限元系统中，得到不同工艺条件下的硬度分布规律。其优点是：从整体上解决了现有技术无法对风机主轴无损在线准确检测布氏硬度的技术问题，为实现对风机主轴在役状态精确评估、增强质量工具对使用过程的精准控制以及提高服役零件的疲劳寿命提供了依据。相比于现有检测技术，本发明可大大降低人力物力成本，提高效率，同时填补风机主轴里氏硬度无损在线检测的空白。

技术领域

本发明涉及一种用于风机主轴无损在线检测布氏硬度的方法，特别是一种材料牌号为42CrMo4风机主轴无损在线检测布氏硬度的方法，属于金属材料硬度测试技术领域。

背景技术

对于在役机组无论是火电、风电，还是其他行业，若要期间检查，首要方法就是采用非破坏性方法对其进行检测，例如：硬度检测、无损检测以及现场金相检测等。因为硬度与强度之间存在正比关系，工程上常被用来衡量性能的优劣。现场检测硬度的方法普遍均使用便携式里氏硬度计，便携式里氏硬度计的优点就在于其体积小、重量轻、测试简便、携带方便、检测效率高、对试验表面损伤轻微等，因此其在在役设备的现场检测中得到了广泛的应用。

受现有技术的制约，现有检测技术尚无法较为准确的对材料牌号为42CrMo4风机主轴的布氏硬度进行无损在线检测。

虽然便携式里氏硬度计在在役设备的现场检测应用广泛，但是目前还没有标准是采用里氏硬度值作为判定依据的。一般情况下，均是将里氏硬度值换算为布氏硬度值来进行判定，那么能否准确地进行换算就十分重要了。现在里氏硬度与布氏硬度之间的转换是依据GB/T 17394.4-2014《金属材料里氏硬度试验第４部分：硬度值换算表》中的表１获得的，然而表１所适用的测试对象为“碳钢、低合金钢和铸钢”，严格来说，并不适用于风机主轴；若按表１进行换算，势必会造成偏差，不能反映所测部件的真实硬度情况。因此必须进行对比试验，找出与其相符合的里氏硬度与布氏硬度换算关系，以填补风机主轴材料里氏硬度测试标准的空白。

尽管GB/T 17394.4-2014《金属材料里氏硬度试验第１部分：试验方法》中未曾提到有关对比试验的要求，但由于GB/T 17394.4-1998《金属里氏硬度试验方法》对对比试验有明确要求：“对于特定材料，欲将里氏硬度值较准确地换算为其他硬度值，必须进行对比试验以得到相应的换算关系。”。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于风机主轴无损在线检测布氏硬度的方法，特别是材料牌号为42CrMo4风机主轴无损在线检测里氏硬度的方法，在阐明布氏硬度法（动态试验法）与里氏硬度法（静态试验法），以及拟合方法和拟合模型与不同工艺和参数之间关系的基础上，为对风机主轴在役状态精确评估和增强质量工具对使用过程的精准控制提供依据。

本发明的目的是由以下方式实现的：

一种用于风机主轴无损在线检测布氏硬度的方法，通过对布氏硬度法（动态试验法）与里氏硬度法（静态试验法）进行分析，以及拟合方法和拟合模型与工艺和参数之间的关系，构建基于真实组织演变的本构模型；再构建预测模型；最后通过有限元分析技术将上述模型嵌入到有限元系统中，得到不同工艺条件下的硬度分布规律。

所述的分析具体是指：对硬度分布特征、变化规律等进行分析。

所述的真实组织演变的本构模型基于不同工艺的实施，包括：退火、正火和调质工艺。

所述的预测模型是指：根据材料的布氏硬度与里氏硬度的关系，结合本构模型的表达式，得到材料在常温下的置信区间，进而得到里氏硬度的方程。

所述的嵌入具体是指基于有限元技术，利用假设检验验证方程的显著性，即得到假设检验值P大于0.05的回归方程。