CN103837603A - 残余应力梯度校准试块的使用方法 - Google Patents

残余应力梯度校准试块的使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种残余应力梯度校准试块的使用方法，可以用于超声波法、小孔法、电磁法和射线法等残余应力检测方法的实验室和现场校准。该试块是基于材料的热胀冷缩特性和弹性变形特性制成，在试块的圆盘和圆环上对应区域会产生稳定的数值不同的定值残余应力，其残余应力数值可通过热力学公式计算。将检测的结果与计算得出的应力值对比，达到校准残余应力检测仪器的目的。本残余应力梯度校准试块的使用方法简单，检测结果可信。

Description

残余应力梯度校准试块的使用方法
一、技术领域
本发明涉及一种残余应力梯度校准试块的使用方法，该方法属于一种计量领域。
二、背景技术
随着我国工业现代化的不断发展，产品的质量与耐久性问题被广泛关注。机械构件又是科技工业和设备的基本构成，而残余应力的存在，对机械构件的可靠性有很大的影响，特别是影响结构件的疲劳寿命尺寸稳定性和抗腐蚀能力。为此，人们采用了对材料有损或无损的方法来检测构件中的残余应力，其中无损的方法包括X射线法、中子衍射法、磁性测得法、涡流法和超声波法。这些方法都需要对检测仪器进行校准，尤其是涡流法和超声波法，还需要做初始零应力或定值应力标定。然而，目前仍然缺乏有效的方法用于残余应力测量仪的标定和校准。
通过在中华人民共合国国家知识产权局专利检索网站（网址：http://www.sipo.gov.cn/zljs）和中国知网（网址：http://epub.cnki.net/grid2008/index/zkcald.htm）、万方数据（网址：http://g.wanfangdata.com.cn/）等国内文献主要检索网站的查询，尚未检索到相关专利或文献与本发明相似。
采用本发明提出的残余应力梯度校准试块使用方法，能够方便快捷地对超声波残余应力无损检测仪进行实验室和现场校准，也可以用于小孔法、磁性测得法和X射线法等其它有损或无损残余应力检测方法的实验室和现场校准。
三、发明内容
本发明的目的是提供了一种残余应力梯度校准试块的使用方法，可以用于超声波法、小孔法、电磁法和射线法等残余应力检测方法的实验室和现场校准。
本发明的目的是这样实现的，残余应力梯度校准试块是基于材料的热胀冷缩特性和弹性变形特性制成，在试块的圆盘和圆环上对应区域会产生稳定的数值不同的定值残余应力，其残余应力数值可通过热力学公式计算。以残余应力梯度校准试块对超声无损检测仪的校准为例，利用残余应力超声无损检测系统在圆盘不同位置处检测周向和径向残余应力大小并记录两个方向的检测结果；将检测的结果与计算得出的应力值对比，若有一次偏差较大，则需要通过拉伸试验重新确定应力系数K，或检查超声换能器是否耦合稳定，或检查残余应力超声无损检测仪器是否工作正常；若每次偏差在一定范围内，则认为检测结果可信，校准结束。
四、附图说明
图1校准系统组成示意图
图2传感器校准区域示意图
图3残余应力梯度校准试块超声无损检测仪的校准流程图
附图说明：圆环1，圆盘2。
五、具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细说明：
如图1所示，残余应力梯度校准试块对超声无损检测仪的校准，主要由圆环1、圆盘2、测试探头以及超声残余应力检测系统共同组成。
如图2所示，在实际使用残余应力梯度校准试块时，应该将传感器尽量靠近圆盘2边缘放置进行标定，被测区域为a×b（mm2）（该数值取决于检测探头的具体尺寸），具有一定深度的平均应力值（深度值取决于检测时的工作频率）。该区域的平均残余应力值大小可通过热力学公式计算（需要注意的是，对于径向应力计算，D应取两传感器连线中心位置处的直径）。
如图3所示，利用残余应力梯度校准试块校准的程序包括：
1.对残余应力超声无损检测仪进行校准前，先确定被检测材料的应力系数K；
2.在零标定试块中心涂抹耦合剂，放置残余应力超声检测探头，待稳定耦合后，进行零应力标定；
3.利用残余应力超声无损检测系统在圆盘不同位置D处检测切向和径向残余应力大小并记录两个方向的检测结果；
4.将步骤3的检测结果与在位置D的两个方向的已知残余应力数值（通过热力学公式计算得出）比对；
5.如果每次对比的应力数值偏差≤20MPa，即认为检测结果是可信的，校准结束；
6.如果每次对比的应力数值偏差＞20MPa，则说明检测结果不完全可信，需要通过拉伸试验重新确定被检测材料的应力系数K，或检查超声换能器是否耦合稳定，或检查残余应力超声无损检测仪器是否工作正常；
7.重复步骤2至6，直至超声波应力检测仪检测数据全部可信，校准结束。

Claims (4)

1.残余应力梯度校准试块的使用方法，其特征在于，利用残余应力梯度校准试块的校准区域，可对超声无损检测仪进行校准，也可对基于小孔法、电磁法和射线法等方法的残余应力检测仪在实验室和现场环境下进行校准。
2.根据权利要求1所述的残余应力梯度校准试块的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：1、对残余应力超声无损检测仪进行校准前，先确定被检测材料的应力系数；2、在零标定试块中心涂抹耦合剂，放置残余应力超声检测探头，待稳定耦合后，进行零应力标定；3、利用残余应力超声无损检测系统在圆盘不同校准区域检测切向和径向残余应力大小并记录两个方向的检测结果；4、将步骤3的检测结果与在校准区域的两个方向的已知残余应力数值（通过热力学公式计算得出）比对；5、如果每次对比的应力数值偏差≤20MPa，即认为检测结果是可信的，校准结束；6、如果每次对比的应力数值偏差＞20MPa，则说明检测结果不完全可信，需要通过拉伸试验重新确定被检测材料的应力系数，或检查超声换能器是否耦合稳定，或检查残余应力超声无损检测仪器是否工作正常；7、重复步骤2至6，直至超声波应力检测仪检测数据全部可信，校准结束。
3.根据权利要求1所述的残余应力梯度校准试块的校准区域，其特征在于，对于超声无损检测仪，校准区域的大小取决于检测探头的具体尺寸，校准区域的深度值取决于检测时的工作频率。
4.根据权利要求1所述的对超声无损检测仪的校准，其特征在于，校准系统组成主要包括圆环、圆盘、测试探头以及超声残余应力检测仪。
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