[发明专利]一种涡轮盘内部残余应力分布的测量方法以及测量装置

说明书

本申请公开了一种涡轮盘内部残余应力分布的测量方法以及测量装置，属于机械制造技术领域，测量方法包括：S101：将待测涡轮盘沿圆周方向均匀划分为若干份，用记号笔标记出相应的标记线；S102：在每条标记线上选取适当的待测点；S103：通过电解腐蚀法去除待测点表面的加工影响层；S104：通过X射线应力仪对待测点进行残余应力测试；S105：沿预设平面对待测涡轮盘进行切割；S106：重复S103至S105，直至待测涡轮盘的剩余厚度小于原始厚度的50%；S107：对各个待测点的残余应力值进行整理统计，以得出待测涡轮盘内部不同位置的残余应力梯度分布。测量方式简单，成本较低，易于实现和推广，测量精度高，可以获得涡轮盘内部整体的残余应力分布情况。

技术领域

本申请属于机械制造技术领域，具体涉及一种涡轮盘内部残余应力分布的测量方法以及测量装置。

背景技术

涡轮盘是航空发动机中重要的热端承力部件，需要在一定温度下长时承受巨大的离心力和热应力，因此对材料的力学性能要求极高。涡轮盘由于体积大，厚度大，在制造过程中从涡轮盘表面到内部不可避免的会产生较大的应力梯度分布，在后续加工和使用过程中，影响盘件的尺寸稳定性和服役安全可靠性。因此对涡轮盘内部残余应力分布进行准确测量具有重要的工程意义和经济价值。

目前，残余应力的测试技术发展至今已达数十种，按测试深度主要分为两种：表层/近表层残余应力测试法，如X射线衍射、盲孔法、数字图像相关法、光弹法等，和内部残余应力测试法，如轮廓法、超声法、磁测法、中子衍射法、层削法等。

现有内部残余应力测量方法存在均存在一定局限性，如中子衍射法测试时间较难保证、且穿透深度有限；超声法难以得到定量的残余应力值；轮廓法只能得到垂直于切割面的单向应力分布，且需要结合有限元计算分析，效率较低；磁测法只能针对有磁性的材料，且测量精度有限；层削法一般采用铣削加工，加工工艺、路径等对残余应力值均会产生较大影响，且应力影响层较深，后续往往需结合盲孔法进行具体应力分布的测量，且已切除部分的应力不可追溯。

因此，现有的测量方法对于涡轮盘的内部残余应力存在成本较高、实现难度大、测量精度有限、难以获得待测涡轮盘内部整体的残余应力分布情况等问题。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种涡轮盘内部残余应力分布的测量方法及测量装置，能够解决现有的测量方法对于涡轮盘的内部残余应力存在成本较高、实现难度大、测量精度有限、难以获得待测涡轮盘内部整体的残余应力分布情况等问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种涡轮盘内部残余应力分布的测量方法，包括：

S101：将待测涡轮盘沿圆周方向均匀划分为若干份，用记号笔标记出相应的标记线；

S102：在每条标记线上选取适当的待测点；

S103：通过电解腐蚀法去除待测点表面的加工影响层；

S104：通过X射线应力仪对待测点进行残余应力测试；

S105：沿预设平面对待测涡轮盘进行切割；

S106：重复S103至S105，直至待测涡轮盘的剩余厚度小于原始厚度的50%；

S107：对各个待测点的残余应力值进行整理统计，以得出待测涡轮盘内部不同位置的残余应力梯度分布。

进一步地，S102具体包括：

根据待测涡轮盘的结构以及关注位置在每条标记线上选取适当的待测点；

其中，同一条标记线上的两个相邻的待测点之间的距离大于1mm。

进一步地，S103具体包括：

根据待测涡轮盘的材料通过电解腐蚀法去除待测点表面的50μm至500μm的材料厚度。

进一步地，S105具体包括：

通过线切割沿预设平面对待测涡轮盘进行切割；