CN116046238A - 一种铝合金板带材残余应力离线检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝合金板带材残余应力离线检测方法，（1）切取样品板带材；（2）准备检测工具；（3）找出任意两个波谷的位置，将两个阶梯尺分别放置在两个波谷位置；（4）将平直尺两端分别压在阶梯尺最高位置，将平直尺沿着阶梯尺从厚到薄的方向水平平移放置，直至平直尺与样品表面接触；（5）用千分尺测量接触时阶梯尺位置的厚度h，即为板带材在该方向上的波高H；（6）测量1米范围内相邻两个波峰之间的距离l，取距离l最小值为该方向上板带材的波距L；（7）测量多组任意1米范围内波峰数n，取波峰数n最大值为板带材在该方向上一米范围内波峰数N；（8）检测结果判定。测量工具简单，投入成本低，便于操作，检测方便，可操作性强。
Description
技术领域
本发明涉及铝板检测技术领域，特别是一种铝合金板带材残余应力离线检测方法。
背景技术
铝合金板带材本身具有良好的塑性，主要是采用轧制成形工艺制备铝合金薄板带，是铝合金常见加工方式，其主要生产流程包括熔炼、铸造、锯切、铣面、加热、热轧、冷轧、退火、精整等工序。在轧制后会形成一定的加工硬化，使得铝合金板带材存在残余应力，残余应力的存在会严重影响铝合金板带材的板型、强度及后续加工性能。因此，铝合金板带材的残余应力检测具有重要的工程应用价值。
残余应力测量技术可以大致分为破坏性技术和非破坏性技术两种。破坏性技术通过去除材料完全或部分释放出应力，通过产生的位移推断出原始应力，常用的方法有环芯法、盲孔法、切条法、轮廓法和逐层钻孔法等；需要破坏铝材样品，且检测精度不高；非破坏性技术通常会测量一些与应力有关的参数，通过参数的变化来推断出原始应力，常用的方法有X射线衍射法、中子衍射法、磁测法和超声波法等，需要专用检测设备，对样品精度要求高，仅适合在实验室中检测。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种测量工具简单，投入成本低，便于操作，检测方便的铝合金板带材残余应力离线检测方法。
本发明采用以下方案实现：一种铝合金板带材残余应力离线检测方法，包括以下步骤：（1）铝合金板带材离线后，切取样品板带材；（2）准备检测工具，包括两把阶梯尺、一个平直尺、一把千分尺、一把卷尺、一个水平平台；（3）将样品板带材放置在水平平台上，观察波浪的位置，找出任意两个波谷的位置，将两个阶梯尺分别放置在两个波谷位置；（4）将平直尺两端分别压在阶梯尺最高位置，然后将平直尺沿着阶梯尺从厚到薄的方向水平平移放置，直至平直尺与样品表面接触；（5）当平直尺与板带材表面刚刚触碰时，用千分尺测量接触时阶梯尺位置的厚度h，即为板带材在该方向上的波高H；（6）用卷尺测量任意1米范围内相邻两个波峰之间的l，取距离l最小值为该方向上板带材的波距L；（7）用卷尺测量多组任意1米范围内波峰数n，取波峰数n最大值为板带材在该方向上1米范围内波峰数N；（8）检测结果判定：根据上述相关数据，利用残余应力计算公式
计算得出板带材残余应力，若
值越大，说明残余应力表现效果越差。
进一步的，步骤（8）中，在计算残余应力之前，可以通过以下三种方式进行初步判定：a、在其他条件相同情况下，波高H越大，说明残余应力表现效果越差；b、在其他条件相同情况下，波距L越小，说明残余应力表现效果越差；c、在其他条件相同情况下，波峰数N越大，说明残余应力表现效果越差。
进一步的，步骤（1）中样品板带材的长2~3m、宽0.1~3.0m、厚0.1~3.0mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明铝合金板带材残余应力离线检测方法测量工具简单，投入成本低，便于操作，检测方便，可操作性强，可广泛运用在铝合金板带材现场的离线残余应力表现检测，可以有效的针对离线板带材进行残余应力的检测，可以很便捷的被工业产业化运用。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例步骤（4）示意图；
图2是图1中阶梯尺和平直尺的俯视图；
图3是本发明实施例中阶梯尺侧视图；
图中标号说明：1-水平平台、2-样品板带材、3-阶梯尺、4-平直尺。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1~3所示，一种铝合金板带材残余应力离线检测方法，包括以下步骤：（1）铝合金板带材离线后，切取样品板带材；（2）准备检测工具，包括两把阶梯尺、一个平直尺、一把千分尺、一把卷尺、一个水平平台；（3）将样品板带材放置在水平平台上，沿着板带材轧制方向或者垂直轧制方向观察波浪的位置，找出任意两个波谷的位置，将两个阶梯尺分别放置在两个波谷位置，阶梯尺的长度方向垂直于波浪延伸方向；（4）将平直尺两端分别压在阶梯尺最高位置，然后将平直尺沿着阶梯尺从厚到薄的方向水平平移放置，直至平直尺与样品表面接触；（5）当平直尺与板带材表面刚刚触碰时，用千分尺测量接触时阶梯尺位置的厚度h，即为板带材在该方向上的波高H；（6）用卷尺测量任意1米范围内相邻两个波峰之间的距离l，取距离l最小值为该方向上板带材的波距L；（7）用卷尺测量多组任意1米范围内波峰数n，取波峰数n最大值为板带材在该方向上1米范围内波峰数N；（8）检测结果判定：根据上述相关数据，利用残余应力计算公式
计算得出板带材残余应力，若
值越大，说明残余应力表现效果越差。
在本实施例中，步骤（8）中，在计算残余应力之前，可以通过以下三种方式进行初步判定：a、在其他条件相同情况下，波高H越大，说明残余应力表现效果越差；b、在其他条件相同情况下，波距L越小，说明残余应力表现效果越差；c、在其他条件相同情况下，波峰数N越大，说明残余应力表现效果越差。
在本实施例中，阶梯尺从一端到另一端厚度逐级递增，形成不同高度的台阶，且每个台阶代表了一定厚度，阶梯尺材质要求受外力影响后不产生变形，不能生锈影响测试效果。在具体实施过程中，可以将阶梯尺各个台阶设计成特定厚度，然后在台阶面上进行各个台阶厚度的标记，列如第一个台阶厚度为0.38mm，然后每增加一个台阶厚度增加0.1mm，这样在步骤（5）中可以直接读取到厚度h，无需采用千分尺测量。
在本实施例中，平直尺要求平直，平直尺的材质要求在受外力影响下不产生变形，不会生锈，能保证平直尺平行放置在阶梯尺上。
在本实施例中，步骤（1）中样品板带材的长2~3m、宽0.1~3.0m、厚0.1~3.0mm。
本发明方法可以通过检测出离线铝合金板带不平整的局部残余应力数值，按照公式计算出对残余应力值，通过对比残余应力的量化数值来确认是否满足客户要求，为铝合金板带材的生产控制提供参考；本发明的检测方法结合铝合金板带材局部不平的特点，结合波浪的高度，采用阶梯式的靠近方法检测，通过残余应力的分布形式及特点检测出相应的波高，波距，波数，最终计算出不平残余应力的一种表征形式，通过测试结果完成了对残余应力表现要求的控制，确保满足顾客要求；不需要通过破坏性检测方面验证相关数据，不需要采购昂贵的设备，工装简单，容易获取，适用于铝合金生产现场生产使用，该方法简单，便于操作，检测方便，测量工具简便，造价低，可操作性强，可广泛运用在铝合金板带材现场的离线残余应力表现检测，可以有效的针对离线板带材进行残余应力的检测，可以很便捷的被工业产业化运用。
具体实施案例1
根据工业铝合金板带材的生产方法，采用直接冷却铸造法生产5182合金铸锭（其熔铸成分及质量百分比为详见下表1 ），然后进行均热处理工艺。主要加工工艺为：熔炼-铸造-锯切-铣面-500℃/5h-热轧3.0mm-冷轧0.24mm-清洗矫直切边（厚度0.24mm，宽度为911mm）。
表1 5182铝合金的化学成分(质量分数,%)
任意位置切取长2000mm、宽911mm的铝合金带材作为待测样品，将待测样品在自由状态下放置在水平平台上；沿着轧制方向，目测两个最高的波高，依据本发明采用的方法，将两个阶梯尺放置相邻的两个波谷位置，将平直尺直接架至到阶梯尺的最高位置，从阶梯尺厚度最位置往最薄位置平行移动，待铝合金板带材与平直尺刚刚接触瞬间，记录下接触时阶梯尺位置及板带材位置，用千分尺测量值为H并记录该值1.38mm；在该方向上测量出1米范围内距离最小的相邻两个波峰距离，即为波距L并记录该值415mm；测量多组任意1米范围内波峰数，取波峰数最大值为波峰数N并记录该值3。综上判定该待测样品的局部波浪数据为:波高H为1.38mm、波距L为415mm、波峰数N为3，残余应力值为
。
具体实施方式，案例2
根据工业铝合金板带材的生产方法，采用直接冷却铸造法生产5005合金铸锭（其熔铸成分及质量百分比为详见下表2 ），然后进行均热处理工艺。主要加工工艺为：熔炼-铸造-锯切-铣面-480℃/4h-热轧5.0mm-冷轧3.0mm-清洗-矫直切板（厚度3.0mm，宽度为1500mm，长度3000）。
表2 5005 铝合金的化学成分(质量分数,%)
将规格3.0mm*1500mm*3000mm铝合金板材作为待测样品，将待测样品在自由状态下放置在水平平台上；沿着轧制或垂直于轧制方向，目测两个最高的波高，依据本发明采用的方法，将对称的阶梯尺放置相邻的两个波谷位置，将平直尺直接架至到阶梯尺的最高位置，从阶梯尺厚度最后位置往最薄位置平行移动，待铝合金板材与平直尺刚刚接触瞬间，记录下接触时阶梯尺位置及板带材位置，用千分尺测量值为H并记录该值2.38mm；在该方向上测量出1米范围内距离最小的相邻两个波峰距离，即为波距L并记录该值500mm；测量多组任意1米范围内波峰数，取波峰数最大值为波峰数N并记录该值2。综上判定该待测样品的局部波浪数据为:波高H为2.38mm、波距L为500mm、波峰数N为2，残余应力值为
。
通过案例1与2数据对比，可以确认案例1局部残余应力表现优于案例2的局部残余应力表现。根据以上的检测数据可以对铝合金板带材残余应力进行生产控制，基于工业化大批量的检测数据，当铝合金板带材的残余应力值≤10，产品质量判定为合格。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (3)
1.一种铝合金板带材残余应力离线检测方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）铝合金板带材离线后，切取样品板带材；（2）准备检测工具，包括两把阶梯尺、一个平直尺、一把千分尺、一把卷尺、一个水平平台；（；（3）将样品板带材放置在水平平台上，观察波浪的位置，找出任意两个波谷的位置，将两个阶梯尺分别放置在两个波谷位置；（4）将平直尺两端分别压在阶梯尺最高位置，然后将平直尺沿着阶梯尺从厚到薄的方向水平平移放置，直至平直尺与样品表面接触；（5）当平直尺与板带材表面刚刚触碰时，用千分尺测量接触时阶梯尺位置的厚度h，即为板带材在该方向上的波高H；（6）用卷尺测量任意1米范围内相邻两个波峰之间的距离l，取距离l最小值为该方向上板带材的波距L；（7）用卷尺测量多组任意1米范围内波峰数n，取波峰数n最大值为板带材在该方向上1米范围内波峰数N；（8）检测结果判定：根据上述相关数据，利用残余应力计算公式 
计算得出板带材残余应力，若
值越大，说明残余应力表现效果越差。
2.根据权利要求1所述的铝合金板带材残余应力离线检测方法，其特征在于：步骤（8）中，在计算残余应力之前，可以通过以下三种方式进行初步判定：a、在其他条件相同情况下，波高H越大，说明残余应力表现效果越差；b、在其他条件相同情况下，波距L越小，说明残余应力表现效果越差；c、在其他条件相同情况下，波峰数N越大，说明残余应力表现效果越差。
3.根据权利要求1所述的铝合金板带材残余应力离线检测方法，其特征在于：步骤（1）中样品板带材的长2~3m、宽0.1~3.0m、厚0.1~3.0mm。
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