一种超声波残余应力测量方法技术

本发明专利技术公开一种超声波残余应力测量方法，包括：标定待测焊件的发射率；焊接待测焊件的同时，采用红外热像仪进行实时温度监测，作任意位置点的温度变化曲线；将待测焊件划分为若干特征区域，计算每个特征区域的平均温度后绘制平均温度变化曲线；制备相应的拉伸试样，分别进行热模拟处理后；进行拉伸试验，同时进行超声波应力测试，计算各试样的应力系数和零应力传播时间；基于特征区域所占待测焊件的比例，计算测试区域的应力系数和零应力传播时间；对测试区域进行超声波残余应力测试，获得超声波在该测试区域的传播时间后，计算该测试区域的焊接残余应力值。该方法可修正声弹性公式中的应力系数和零应力传播时间的变化，提高残余应力的测量精度。

A Method for Measuring Residual Stress by Ultrasound

The invention discloses an ultrasonic residual stress measurement method, which includes: calibrating the emissivity of the welded parts to be measured; real-time temperature monitoring by infrared thermal imager while welding the welded parts to be measured, making temperature change curves at any position; dividing the welded parts to be measured into several characteristic regions and drawing average temperature change curves after calculating the average temperature of each characteristic region; The corresponding tensile specimens are respectively treated by thermal simulation; tensile test is carried out, and ultrasonic stress test is carried out to calculate the stress coefficient and zero stress propagation time of the specimens; stress coefficient and zero stress propagation time of the test area are calculated based on the proportion of the characteristic area to the welded parts to be tested; ultrasonic residual stress test is carried out in the test area to obtain the ultrasonic wave in the test area. After the propagation time of the test area, the welding residual stress in the test area is calculated. This method can correct the variation of stress coefficient and zero stress propagation time in the acoustic elasticity formula, and improve the measurement accuracy of residual stress.

【技术实现步骤摘要】
一种超声波残余应力测量方法
本专利技术涉及一种应力测量方法，具体涉及一种超声波残余应力测量方法。
技术介绍
随着中国高速列车轨道交通的飞速发展，焊接作为轨道交通中的一项关键技术，焊接质量在一定程度也决定高速列车车辆的质量，焊接残余应力水平是评价焊接质量的重要标准，因为焊接残余应力产生的破坏是焊接接头破坏的主要原因，因此对焊接残余应力水平的快速、高效、无损监测、评定工业意义巨大。目前测量焊接接头残余应力的方法主要分为有损和无损两种方法。有损方法主要包括盲孔法、切条法，有损方法测量准确度高但对测试构件产生了不可逆的破坏，这对很多商品化的产品是不允许的。无损方法主要包括超声波法、X射线法、中子衍射法以及磁性测定法。其中中子衍射法由于其设备昂贵，受条件限制，在实际工业中几乎没有使用，磁性测定法只针对铁磁性材料，对于铝合金不能使用，目前对于铝合金焊接接头的残余应力测定主要采用超声波法和X射线法，但X射线对残余应力的测试只能测试几十个微米厚度，对待测样的表面质量要求较高，受到表面的质量状态影响较大；中子衍射法残余应力测试设备重大、昂贵，很难实现生产现场的残余应力测试。超声波法对测量试件表面要求低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波残余应力测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、标定待测焊件的发射率ε；S2、对待测焊件进行焊接的同时，采用红外热像仪进行实时温度监测，并对红外热像仪视域内的任意位置点作温度变化曲线；S3、结合温度变化曲线，将待测焊件划分为若干特征区域，并作关联性分析；S4、计算每个特征区域的平均温度，并绘制平均温度变化曲线；S5、以待测焊件为基准，制备拉伸试样，并根据平均温度变化曲线，分别进行热模拟处理，制成热模拟试样；S6、对热模拟处理后的热模拟试样进行拉伸试验，同时进行超声波应力测试，通过施加载荷和超声波应力测试结果计算各热模拟试样的应力系数和零应力传播时间；S7、基于特征区域所占待测焊...

【技术特征摘要】
1.一种超声波残余应力测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、标定待测焊件的发射率ε；S2、对待测焊件进行焊接的同时，采用红外热像仪进行实时温度监测，并对红外热像仪视域内的任意位置点作温度变化曲线；S3、结合温度变化曲线，将待测焊件划分为若干特征区域，并作关联性分析；S4、计算每个特征区域的平均温度，并绘制平均温度变化曲线；S5、以待测焊件为基准，制备拉伸试样，并根据平均温度变化曲线，分别进行热模拟处理，制成热模拟试样；S6、对热模拟处理后的热模拟试样进行拉伸试验，同时进行超声波应力测试，通过施加载荷和超声波应力测试结果计算各热模拟试样的应力系数和零应力传播时间；S7、基于特征区域所占待测焊件的比例，结合对应的热模拟试样，计算待测焊件的任一测试区域的应力系数和零应力传播时间；S8、对测试区域进行超声波残余应力测试，获得超声波在该测试区域的传播时间，结合该测试区域的应力系数和零应力传播时间，计算焊接残余应力值。2.根据权利要求1所述的一种超声波残余应力测量方法，其特征在于，所述步骤S1中发射率ε标定的具体方法，包括以下步骤：A1、将红外热像仪的发射率设置为1，将红外热像仪的镜头垂直于待测焊件表面并保持测量距离在1m以内；A2、将红外热像仪的环境温度、路径温度均设置为此时的环境温度，透射率设置为1；A3、用热电偶测量出待测焊件表面的真实温度T0，计算出同温度下黑体的辐射力Eb；A4、用红外热像仪拍摄待测焊件，读出辐射力Er；A5、利用红外热像仪测量出待测焊件所处环境的辐射力Eu；A6、计算待测焊件的发射率ε，公式为：3.根据权利要求1所述的一种超声波残余应力测量方法，其特征在于，所述步骤S2中的视域包括待测焊件的起弧区域、稳定区域和收弧区域的焊缝区、熔合区、热影响区和母材区。4.根据权利要求1所述的一种超声波残余应力测量方法，其特征在于，所述步骤S2中的温度变化曲线的制作方法，为：将红外热成像仪中某个位置点的温度场数据提出来，去除异常的温度数据，将得到的温度与时间数据用ORigin绘制，得到温度变化曲线。5.根据权利要求1所述的一种超声波残余应力测量方法，其特征在于，所述步骤S3中的特征区域的划分方法为：B1、将待测焊件的起弧区域沿平行焊缝方向划分为P个特征区域，沿垂直焊缝方向划分为Q个特征区域，该起弧区域共包括P*Q个特征区域，记为Ri，i为特征区域的编号，i＝1,2,3…P*Q，P≥2，Q≥5；B2、将待测焊件的稳定区域沿垂直焊缝方向划分为G个特征区域，记为Ri，i＝P*Q+1,P*Q+2,P*Q+3…P*Q+G，G≥5；B3、将待测焊件的收弧区域沿平行焊...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛海峰，赵佳佳，戴忠晨，火巧英，
申请(专利权)人：南京中车浦镇城轨车辆有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32