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铸件残余应力检测及消除

2020-08-03 05:32:44 

机械零部件和构件在制造时,各种加工工艺(如焊接、锻压、铸造)和热处理工艺等,都会在材料中产生残余应力,有时残余应力的水平会超过材料的屈服极限,过大的残余应力会严重影响机械零部件和构件的疲劳强度、抗应力腐蚀能力和尺寸稳定性,从而影响到他们的使用安全性。

某公司生产的铸件,材料要求抗拉强度大于200MPa,近期孔裂纹数量在不断增多,经检测这些裂纹源都与残余应力有关。

盲孔法测量铸件残余应力的基本原理:假设一个各向同性材料上区域内存在一般状态的残余应力场,在最大、最小主应力区域表面上粘贴一专用应变花,并在其中心打一小孔,引起孔边应力释放,从而在应变花丝栅区域内产生释放应变,根据应变花测量的释放应变就可以计算出残余应力。

盲孔法测量铸件残余应力的主要步骤

将专用箔式应变花粘贴于被测工件表面,用于测定释放系数A、B值,另外2个应变花对称粘贴在试件的两侧,用于监控加载,使试件产生单向拉伸。

将各个应变片连接到JH-30残余应力检测仪上。

将钻具安装于工件上对准应变花中心。在去应力热处理前,根据铸体裂纹缺陷出现规律,在浇筑位置顶面选取测量点,考虑到各测点之间应有一定的距离,利用结构的对称性,分别在铸体观察窗附近布置5个测点,钻φ1.5mm、深2mm的盲孔,用JH-30残余应力检测仪测量出相关数据进行分析计算。

热处理后在铸体观察窗附近距上次选点50mm处再钻5个点,用JH-30残余应力检测仪测量出相关数据进行分析计算。

测量结果:热处理前后的残余应力检测数据可以看出,铸件不经过热处理,其残余应力值很高,有的点已大于材料要求的200MPa,经过热处理后,处理效果相当明显,保证了材料的力学性能。减少铸件的残余应力后,铸件的机加工性能得到明显改善,且延长了工件的使用寿命,使得机械加工后的缸体铸件具有较好的精度和尺寸稳定性。
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