CN102519866B - 一种量化检测透平叶片残余应力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种量化检测透平叶片残余应力的方法，其能方便地对叶片的残余应力进行量化检测，检测结果直观。用与待检测叶片相同材质的材料制作U型试块；对至少两个U型试块上底板同时施加相同的压应力，当两个U型试块的上、下底板的外侧角点O、O’之间的距离d均减小4mm后撤除该压应力；分别检测撤除压应力后、两个U型试块上角点O、O’之间的距离d1；将两个U型试块进行热保温处理；对基准试块采用随炉冷的方式、对照检测试块采用待检测去应力方式进行去应力处理，检测两个试块在去应力处理后角点O、O’之间的距离d2；将d2与d1相减得到去应力前后两个试块的变形量Δd和Δd’；最后将两个试块的变形量Δd与Δd’进行差值比较，得到检测结果。
Description
技术领域
本发明涉及透平叶片的残余应力检测技术领域，具体为一种量化检测透平叶片残余应力的方法。
背景技术
目前一般采用随炉冷、砂箱冷、空冷、油冷、风冷、水冷等冷却方式去除透平叶片的残余应力，通常情况下采用随炉冷的方式进行残余应力的释放能满足大多数透平叶片的加工使用要求，但是由于随炉冷的冷却速率低、时间长，严重影响透平叶片的加工效率，不适应透平叶片批量加工生产的要求；在透平叶片的实际生产过程中为了提高加工效率，通常会使用冷却速率相对较高、冷却时间相对较短的砂箱冷、空冷、油冷、风冷等冷却方式进行残余应力的去除，但是对于不同材质的透平叶片采用上述不同的冷却方式其去除残余应力效果差别较大，所以针对某一种材质的透平叶片需要确定其采用不同冷却方式后残余应力的分布等级，以便来确定采用何种冷却方式既能有效去除残余应力、又能保证加工效率；目前多是通过X射线衍射的方法来粗略地了解叶片残余应力的分布情况，不但检测不方便，而且无法量化残余应力的大小，检测结果不够直观，检测效果差。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种量化检测透平叶片残余应力的方法，其能解决用X射线衍射的方法检测叶片残余应力不便的问题，并能够对透平叶片的残余应力进行量化，使得检测结果更为直观。
其技术方案是这样的，其特征在于：其包括以下步骤：
（1）采用与待检测透平叶片相同材质的材料制作U型试块，所述U型试的两底板等厚、且两底板的各表面相互平行；
（2）取至少两个所述U型试块，一个为基准试块，一个为对照检测试块，对所述两个U型试块上底板同时施加相同的压应力，当所述两个U型试块的上、下底板的外侧角点O、O’之间的距离d均减小4mm后撤除该所述压应力；
（3）分别检测撤除所述压应力后、所述两个U型试块的上、下底板外侧角点O、O’之间的距离d1；
（4）将所述两个U型试块进行热保温处理；
（5）对所述基准试块采用随炉冷却的方式进行去应力处理，对所述对照检测试块采用待检测去应力方式进行去应力处理，然后分别检测所述基准试块和对照检测试块在去应力处理后所述上、下底板的外侧角点O、O’之间的距离d2；
（6）将步骤（5）中得到d2与步骤（3）中得到的d1相减得到去应力前后材料的变形量，其中所述基准试块的变形量为Δd，所述对照检测试块的变形量为Δd’；
（7）将基准试块的Δd与待检测试块的Δd’进行比较，若两者差值较小，则所述待检测去应力方式的去除残余应力的效果较好，反之则较差。
其进一步特征在于：当所述Δd’≥0.9Δd，则判断待检测去应力方法的去除残余应力效果较好，其透平叶片的残余应力分布等级为一级；当0.75Δd＜Δd’＜0.9Δd，则判断所述待检测去应力方法的去除残余应力效果一般，其透平叶片的残余应力分布等级为二级；当Δd’≤0.75Δd，则判断所述待检测去应力方法的去除残余应力效果较差，其透平叶片的残余应力分布等级为三级；所述待检测去应力方式可以是空冷、油冷、风冷、水冷、砂箱冷中的一种或几种。
采用本发明方法来量化检测透平叶片的残余应力，其有益效果在于：其仅需要制作与透平叶片材质相同的U型试块进行检测，而不需要对整个透平叶片进行检测，由于U型试块体积小，因此其检测方便、检测成本低；其由U型试块在去应力处理前后的变形量来量化U型试块去应力处理后的残余应力分布情况，并以残余应力去除效果最好的随炉冷却方式的变形量作为量化检测残余应力的基准，因此其方法简单、检测结果直观、检测准确度高。
附图说明
图1为本发明中采用的U型试块结构示意图。
具体实施方式
本发明了一种量化检测透平叶片残余应力的方法，其包括以下步骤：
（1）采用与待检测透平叶片相同材质的材料制作U型试块，U型试的两底板等厚、且两底板的各表面相互平行；
（2）取至少两个U型试块，一个为基准试块，一个为对照检测试块，对两个U型试块上底板同时施加相同的压应力，当两个U型试块的上、下底板的外侧角点O、O’之间的距离d均减小4mm后撤除该压应力；
（3）分别检测撤除压应力后、两个U型试块的上、下底板外侧角点O、O’之间的距离d1；
（4）将所述两个U型试块进行热保温处理；
（5）对基准试块采用随炉冷却的方式进行去应力处理，对对照检测试块采用待检测去应力方式进行去应力处理；
（6）然后分别检测基准试块和对照检测试块在去应力处理后点O、O’之间的距离d2；
（7）将步骤（5）中得到d2与步骤（3）中得到的d1相减得到去应力前后材料的变形回复量，其中所述基准试块的变形回复量为Δd，所述对照检测试块的变形回复量为Δd’；
（8）将基准试块的Δd与待检测试块的Δd’进行比较，若两者差值较小，则所述待检测去应力方式的去除残余应力的效果较好，反之则较差。
当Δd’/Δd≥0.9，则判断待检测去应力方法的去除残余应力效果较好，其透平叶片的残余应力分布等级为一级；当0.75＜Δd’/Δd＜0.9，则判断待检测去应力方法的去除残余应力效果一般，其透平叶片的残余应力分布等级为二级；当Δd’/Δd≤0.75，则判断待检测去应力方法的去除残余应力效果较差，其透平叶片的残余应力分布等级为三级；待检测去应力方式可以是空冷、油冷、风冷、水冷、砂箱冷中的一种或几种。
下面以X22CrMoV121材质的透平叶片为例，具体描述本发明方法的检测过程：
（1）利用X22CrMoV121材料制造U型试块6个，其中一个为基准试块，五个为对照检测试块；
（2）采用10吨油压机，对6个U型试块的底板施加压应力，使各个试块上、下底板外侧角点O、O’之间距离下压4mm后立即撤去压应力；
（3）测量每个U型试块上角点O至O’之间的距离d1并记录，见表1；
（4）将步骤（2）中变形后的6块U型试块在640℃保温3h；
（5）将基准试块采用随炉冷却的方式进行去应力处理，其余试块分别采用砂箱冷、空冷、风冷、油冷、水冷的方式进行去应力处理；
（6）再分别检测去应力处理后，各检测试块上角点O至O’之间的距离d2，并记录，见表1；
（7）将步骤（5）中得到d2与步骤（3）中得到的d1相减得到去应力前后材料的变形回复量，其中基准试块的变形回复量为Δd，对照检测试块的变形回复量为Δd’，见表1；
（8）分别将检测出的对照检测试块的Δd’与基准试块的Δd进行比较，得到各对照检测试块的残余应力公布等级，其中砂箱冷却方式的去应力效果最好，而空冷、风冷的去应力效果次之，油冷及水冷方式的去应力效果最差。 
Claims (3)
1.一种量化检测透平叶片残余应力的方法，其特征在于：其包括以下步骤：
（1）采用与待检测透平叶片相同材质的材料制作U型试块，所述U型试块的两底板等厚、且两底板的各表面相互平行；
（2）取至少两个所述U型试块，一个为基准试块，一个为对照检测试块，对所述两个U型试块上底板同时施加相同的压应力，当所述两个U型试块的上、下底板的外侧角点O、O’之间的距离d均减小4mm后撤除该所述压应力；
（3）分别检测撤除所述压应力后、所述两个U型试块的上、下底板外侧角点O、O’之间的距离d1；
（4）将所述两个U型试块进行热保温处理；
（5）对所述基准试块采用随炉冷却的方式进行去应力处理，对所述对照检测试块采用待检测去应力方式进行去应力处理，然后分别检测所述基准试块和对照检测试块在去应力处理后所述上、下底板的外侧角点O、O’之间的距离d2；
（6）将步骤（5）中得到d2与步骤（3）中得到的d1相减得到去应力前后材料的变形量，其中所述基准试块的变形量为Δd，所述对照检测试块的变形量为Δd’；
（7）将基准试块的Δd与待检测试块的Δd’进行比较，若两者差值较小，则所述待检测去应力方式的去除残余应力的效果较好，反之则较差。
2.根据权利要求1所述的一种量化检测透平叶片残余应力的方法，其特征在于：当所述Δd’≥0.9Δd，则判断待检测去应力方法的去除残余应力效果较好，其透平叶片的残余应力分布等级为一级；当0.75Δd＜Δd’＜0.9Δd，则判断所述待检测去应力方法的去除残余应力效果一般，其透平叶片的残余应力分布等级为二级；当Δd’≤0.75Δd，则判断所述待检测去应力方法的去除残余应力效果较差，其透平叶片的残余应力分布等级为三级。
3.根据权利要求1所述的一种量化检测透平叶片残余应力的方法，其特征在于：所述待检测去应力方式是空冷、油冷、风冷、水冷、砂箱冷中的一种或几种。
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