一種金屬表面加工硬化層內(nèi)平均殘余應(yīng)力的測量方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種金屬表面加工硬化層內(nèi)平均殘余應(yīng)力的測量方法，該方法包括以下步驟：先在表面強(qiáng)化后的板中線切割出兩窄條，測量出兩窄條硬化層表面的曲率半徑

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種金屬表面加工硬化層內(nèi)平均殘余應(yīng)力的測量方法


[0001]本專利技術(shù)屬于殘余應(yīng)力檢測
，具體涉及一種金屬表面加工硬化層內(nèi)平均殘余應(yīng)力的測量方法
。

技術(shù)介紹

[0002]殘余應(yīng)力，是指當(dāng)工件經(jīng)過一些加工流程并卸載后，工件已經(jīng)無外部載荷情況下，仍殘留在工件內(nèi)部的應(yīng)力
。
常見的機(jī)械強(qiáng)化工藝，諸如噴丸
、
滾壓，都會導(dǎo)致表面層殘余應(yīng)力的產(chǎn)生
。
表面層殘余應(yīng)力與工件的使用性能有密切關(guān)系
。
因此，有效檢測和控制工件在加工過程中的殘余應(yīng)力具有十分重大的意義
。
[0003]常用的表面硬化層殘余應(yīng)力測量方法有中子衍射法
、
剝層
X
射線法
、
裂紋柔度法
、
盲孔法
、
曲率法等
。
中子衍射法可以檢測的深度較大，但中子衍射的空間分辨率相對較低，而且中子衍射法對設(shè)備要求較高，不易實(shí)現(xiàn)
。
剝層
X
射線法需逐層電解腐蝕和測量，耗時(shí)較長，效率較低
。
裂紋柔度法
、
盲孔法需要精密的機(jī)加工
、
粘貼應(yīng)變片等，過程較為復(fù)雜，同樣存在耗時(shí)較長
、
效率較低的問題
。
[0004]曲率法主要用于較薄基體上的薄膜及涂層內(nèi)的殘余應(yīng)力測量，文獻(xiàn)
《
噴丸殘余應(yīng)力不同測量方法的對比研究
》(
河南科技大學(xué)碩士論文，
2014)
將曲率法用于表面加工硬化層
(
噴丸層
)
內(nèi)殘余應(yīng)力測量，采用曲率法與剝層
X
射線法結(jié)合，測量出了
45
鋼的噴丸試樣硬化層內(nèi)的平均殘余應(yīng)力及厚度
。
文獻(xiàn)中曲率法計(jì)算硬化層內(nèi)的平均殘余應(yīng)力，是基于剝層
X
射線法測量出的應(yīng)力作用厚度
。
該論文的曲率法并沒有給出硬化層內(nèi)的平均殘余應(yīng)力及厚度兩個(gè)參數(shù)，且應(yīng)力計(jì)算公式有待完善
。
[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，提出了一種金屬表面加工硬化層內(nèi)平均殘余應(yīng)力的測量方法
。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0006]本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種金屬表面加工硬化層內(nèi)平均殘余應(yīng)力的測量方法，以解決上述
技術(shù)介紹
中提出的問題
。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是：一種金屬表面加工硬化層內(nèi)平均殘余應(yīng)力的測量方法，包括以下步驟：
[0008]S1、
在表面強(qiáng)化后的金屬板中線切割出兩窄條，并測量出兩窄條的曲率半徑
R0；
[0009]S2、
夾持窄條硬化層的對面，兩窄條取不同的
t
值，每一窄條在與硬化層表面的距離為
t
處，以曲率半徑大小為
R0?
t、
線切割出厚度為
t
的薄條；
[0010]S3、
測量兩薄條的曲率半徑
R
，根據(jù)兩薄條不同的
t
和
R
值計(jì)算出加工硬化層內(nèi)平均殘余應(yīng)力
σ0和其作用厚度
t0。
[0011]進(jìn)一步的，在
S1
中，切割是采用線切割，線切割出的窄條的上下兩表面中垂直于窄條的長度方向的線，即兩表面中
Y
方向的線近似為直線，同時(shí)沿窄條厚度方向即
Y
方向各處的曲率半徑
R0視為相同，在切出的兩窄條強(qiáng)化表面寬度一半位置沿長度方向即
X
方向測量
多點(diǎn)的高度差，測量用輪廓度測量儀或千分表，根據(jù)沿長度方向高度差擬合出強(qiáng)化表面的曲率半徑
R0。
[0012]進(jìn)一步的，在
S2
中，夾持位置不得在窄條中將要切出的薄條上
。
兩窄條取不同的
t
值，每一窄條在與硬化層表面的距離為
t
處
、
以曲率半徑大小
R0?
t
線切割，切割前預(yù)先估計(jì)硬化層內(nèi)平均殘余應(yīng)力的作用厚度
t0值，選取
t
值應(yīng)在
2t0～
10t0的范圍內(nèi)
。
[0013]進(jìn)一步的，在
S3
中，測量兩薄條的曲率半徑
R
的方法同
R0。
對薄條厚度
t
用游標(biāo)卡尺多點(diǎn)測量取平均值
。
[0014]進(jìn)一步的，在
S3
中，兩薄條的
t
和
R
都不同，計(jì)算所用方程如下：
[0015][0016]其中，
E
為彈性模量，
T0為金屬板的厚度；
[0017]分別將兩薄條各自的
t
和
R
值代入方程，得到兩個(gè)方程，兩個(gè)方程組成一個(gè)方程組，解該方程組即可得到硬化層內(nèi)平均殘余應(yīng)力
σ0和其作用厚度
t0值
。
[0018]進(jìn)一步的，將最終所得
t0值，反過來檢測原來所取
t
值，若
t
小于
2t0或者大于
10t0，需重新切薄條測量；
[0019]若金屬板硬化表面凸起，
σ0為壓應(yīng)力；
[0020]若金屬板硬化表面下凹，
σ0為拉應(yīng)力
。
[0021]本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0022]本專利技術(shù)使用的設(shè)備容易獲得；檢測流程簡單，檢測速度快，檢測效率高；僅用簡單的線切割，不用逐層剝離，就能同時(shí)得到平均殘余應(yīng)力和其作用厚度
。
附圖說明
[0023]圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例中的切割及測量示意圖；
[0024]圖2是本專利技術(shù)實(shí)施例中的變形等效轉(zhuǎn)化及受力分析圖；
[0025]圖3是本專利技術(shù)實(shí)施例中的薄條中應(yīng)力分布分析圖
。
具體實(shí)施方式
[0026]下面將結(jié)合本專利技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚
、
完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本專利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例
。
基于本專利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍
。
[0027]如圖1?3所示，本專利技術(shù)提供一種技術(shù)方案：一種金屬表面加工硬化層內(nèi)平均殘余應(yīng)力的測量方法，包括以下步驟：
[0028]S1、
在表面強(qiáng)化后的金屬板中線切割出兩窄條，并測量出兩窄條的曲率半徑
R0；
[0029]其中，金屬板是經(jīng)過滾壓
、
噴丸或切削表面加工硬化后的板，板厚為
T0，切割是采用線切割，具體是電本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.
一種金屬表面加工硬化層內(nèi)平均殘余應(yīng)力的測量方法，其特征在于：包括以下步驟：
S1、
在表面強(qiáng)化后的金屬板中線切割出兩窄條，并測量出兩窄條的曲率半徑
R0；
S2、
夾持窄條硬化層的對面，兩窄條取不同的
t
值，每一窄條在與硬化層表面的距離為
t
處，以曲率半徑大小為
R0?
t、
線切割出厚度為
t
的薄條；
S3、
測量兩薄條的曲率半徑
R
，根據(jù)兩薄條不同的
t
和
R
值計(jì)算出加工硬化層內(nèi)平均殘余應(yīng)力
σ0和其作用厚度
t0。2.
根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬表面加工硬化層內(nèi)平均殘余應(yīng)力的測量方法，其特征在于，在
S1
中，切割是采用線切割，線切割出的窄條的上下兩表面中垂直于窄條的長度方向的線，即兩表面中
Y
方向的線近似為直線，同時(shí)沿窄條厚度方向即
Y
方向各處的曲率半徑
R0視為相同，在切出的兩窄條強(qiáng)化表面寬度一半位置沿長度方向即
X
方向測量多點(diǎn)的高度差，測量用輪廓度測量儀或千分表，根據(jù)沿長度方向高度差擬合出強(qiáng)化表面的曲率半徑
R0。3.
根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬表面加工硬化層內(nèi)平均殘余應(yīng)力的測量方法，其特征在于，在
S2
中，夾持位置不得在窄條中將要切出的薄條上，兩窄條取不同的
t
值，每一窄條在與硬化層表面的距...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：任江卓，惠記莊，夏曉華，張新榮，呂景祥，曹學(xué)鵬，支邵偉，馬永勝，劉繼凱，
申請(專利權(quán))人：長安大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：