[发明专利]一种金属增材制造件残余应力的激光超声测量方法

权利要求书

1.一种金属增材制造件残余应力的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）把抛光后的金属增材制件试样放入激光超声检测设备的样品台上，设定激光频率；

2）采集x方向临界折射表面波传播时间，根据公式，即得到沿着x方向上对应深度时的残余应力值；

3）采集y方向临界折射表面波传播时间，根据公式，即得到沿着y方向上对应深度时的残余应力值；

其中，x方向为表面波与单向拉伸方向垂直，y方向为表面波与单向拉伸方向平行；t_0MPa(x)为测得去应力退火后的金属增材制件拉伸试样在x方向上固定声程的临界折射表面波时间；t_0MPa(y)为测得去应力退火后的金属增材制件拉伸试样在y方向上固定声程的临界折射表面波时间；K_(x)为x方向上声弹性系数和K_(y)为y方向上声弹性系数；α_(x)和α_(y)为各向异性修正因子；

所述的步骤1）中，设定不同的激光频率，重复测量后，建立的金属增材制件残余应力梯度检测模型，其中i＞j，计算得到抛光后金属增材制件试样不同深度的残余应力，即得到抛光后金属增材制件试样内部的残余应力梯度分布；其中对应抛光后的金属增材制件试样深度为D_i时的应力，对应抛光后的金属增材制件试样深度为D_j时的应力，当测量抛光后的金属增材制件试样沿着x方向对应深度时的残余应力值时，利用公式得到抛光后的金属增材制件试样沿着x方向对应深度的残余应力值与，再根据金属增材制件残余应力梯度检测模型可以得到抛光后的金属增材制件试样沿着x方向对应深度为D_i-j的残余应力值，当测量抛光后的金属增材制件试样沿着y方向对应深度时的残余应力值时，利用公式得到抛光后的金属增材制件试样沿着y方向对应深度时的残余应力值与；再根据金属增材制件残余应力梯度检测模型可以得到抛光后的金属增材制件试样沿着y方向对应深度为D_i-j的残余应力值，所述的t_0MPa(x)和t_0MPa(y)的测定步骤如下：

a）制备金属增材制件拉伸试样，利用预磨机进行表面磨光再利用抛光机进行机械抛光然后电解抛光，随后进行去应力退火处理，得到去应力退火后的金属增材制件拉伸试样；

b）用激光超声检测设备对去应力退火后的金属增材制件拉伸试样x方向和y方向上固定声程的临界折射表面波传播时间进行测量，测得去应力退火后的金属增材制件拉伸试样在x方向上固定声程的临界折射表面波时间为t_0MPa(x)；测得去应力退火后的金属增材制件拉伸试样在y方向上固定声程的临界折射表面波时间为t_0MPa(y)，

所述的声弹性系数和各向异性修正因子的计算过程如下：

S1）把去应力退火后的金属增材制件拉伸试样固定在万能拉伸试验机上，进行单向拉伸，设定加载程序，采集沿着x方向上各个加载应力时激发探头与接收探头之间的临界折射表面波传播时间t_σ(x)和沿着y方向上各个加载应力时激发探头与接收探头之间的临界折射表面波传播时间t_σ(y)；

S2）以施加的应力为横坐标，临界折射表面波传播时间差Δt=t_0MPa(x)-t_σ(x)与t_σ(x)的比值为纵坐标绘图，拟合得到x方向上的声弹性系数K_(x)以及x方向的各向异性修正因子α_(x)；以施加的应力为横坐标，临界折射表面波传播时间差Δt=t_0MPa(y)-t_σ(y)与t_σ(y)的比值为纵坐标绘图，拟合得到y方向上的声弹性系数K_(y)以及y方向的各向异性修正因子α_(y)。

2.根据权利要求1所述的一种金属增材制造件残余应力的测量方法，其特征在于，所述的抛光后的金属增材制件试样，是通过把金属增材制件试样利用预磨机进行表面磨光后利用抛光机进行机械抛光以随后电解抛光，得到抛光后的金属增材制件试样。

3.根据权利要求1所述的一种金属增材制造件残余应力的测量方法，其特征在于，所述的步骤1）-步骤3）在相同的温度下进行，温度波动不超过±1℃。