基于环芯法的附加应变测试方法和残余应力测量方法技术

本发明专利技术涉及一种基于环芯法的附加应变测试方法和残余应力测量方法，附加应变测试方法用于获取环芯法测量时的附加应变，包括以下步骤：步骤a、试板准备：准备与待测部件材料相同的试板，且试板经过完全去应力热处理；步骤b、应变测量：固定试板，在试板上采用环芯法进行测量，在0

【技术实现步骤摘要】
基于环芯法的附加应变测试方法和残余应力测量方法


[0001]本专利技术涉及残余应力测量领域，具体涉及一种基于环芯法的附加应变测试方法和残余应力测量方法。

技术介绍

[0002]对于汽轮机、汽轮发电机转子这类轴类转动部件而言，残余应力是影响其加工精度和服役安全性的重要因素之一。残余应力是构件在没有外力或力矩的作用时存在于内部的应力。残余应力的存在不仅影响零件的静强度、抗腐蚀性能、疲劳强度等，也会导致零件在装配和使用过程中发生变形或破坏，影响零件的正常使用。因此，准确了解零件中的残余应力分布具有十分重要的意义。
[0003]环芯法因其精度高、可靠性高等优点，成为转子锻件残余应力测量的首选方法，《JB/T8888
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2018环芯法测量汽轮机、汽轮发电机转子锻件残余应力的试验方法》中详细描述了环芯法测量转子锻件残余应力的操作方法，并给出了指定深度范围内残余应力的计算公式，该标准中的计算公式适用于大部分铁素体耐热钢。针对其他深度范围以及未知材料，公布号为CN 106599496B的中国专利《基于数值计算的环芯法测量残余应力的方法》给出了相应的数值计算方法。
[0004]然而，现有技术均忽略了在实际操作过程中，环芯法铣削环槽过程中皇冠铣刀与基体材料相互作用而产生的附加应变会引入测量误差，特别是对于具有较好塑性的奥氏体不锈钢和镍基合金等，铣削过程带来附加应变更加明显。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种基于环芯法的附加应变测试方法和残余应力测量方法，能够获取环芯法测量中的附加应变，提高环芯法测量准确度。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于环芯法的附加应变测试方法，用于获取环芯法测量时的附加应变，包括以下步骤：
[0007]步骤a、试板准备：准备与待测工件材料相同的试板，且试板经过完全去应力热处理，所述待测工件包括轴类转动件；
[0008]步骤b、应变测量：固定试板，在试板上采用环芯法进行测量，在0
‑
Xmm范围内测量多个不同深度的应变值，且最大的深度为Xmm，其中应变值包括沿应力方向和垂直应力方向的应变值；
[0009]步骤c、数据校核：按照要求，对步骤b中每个深度下的应变值进行校正；
[0010]步骤d、附加应变计算：根据步骤c中校正合格后的测量数据，计算目标深度范围的应变值差值，即为附加应变。
[0011]进一步地，所述步骤a中，试板为长方体，且尺寸大于40mm
×
40mm
×
15mm。
[0012]进一步地，所述步骤b中，至少测量四个不同深度的应变值。
[0013]进一步地，所述步骤b中，所述步骤b中，所测量的多个不同深度之间的深度间隔梯度相同。
[0014]进一步地，所述步骤b中，在试板上进行环芯法测量时，采用三轴应变花进行测量，所测量的应变值还包括与应力方向呈45
°
方向的应变值
[0015]进一步地，所述步骤b中，在试板上进行环芯法测量时，环槽距试板边缘距离≥10mm。
[0016]进一步地，所述步骤c中，校正方式为：不同方向上的应变值相差不超过20％，则满足要求。
[0017]进一步地，所述步骤d中包括：将不同深度的应变值绘制于同一坐标系，横坐标为深度，纵坐标为应变，使用一定的曲线方程进行拟合，通过拟合曲线获取任意目标深度范围的应变值差值，即为附加应变。
[0018]进一步地，所述待测工件材料为奥氏体不锈钢、钴基合金、镍基合金或钛合金。
[0019]本专利技术还提供一种基于环芯法的残余应力测量方法，用于得到轴类转动件的残余应力，包括以下步骤：
[0020]S1、采用上述的附加应变测试方法，获取目标深度2～4mm下的附加应变；
[0021]S2、利用环芯法测量轴类转动件的残余应力，获取目标深度2～4mm下的实际测量应变差值，在计算残余应力时，所用的应变差值为实际测量应变差值减去步骤S1中的附加应变。
[0022]如上所述，本专利技术涉及的附加应变测试方法和残余应力测量方法，具有以下有益效果：
[0023]通过对经过完全去应力热处理的试板进行测量和计算，获取对应轴类转动件等待测工件在目标深度下的附加应变，能够有效准确地得到采用环芯法测量时存在的附加应变，并且可以获取任意目标范围下的附加应变，从而能够在使用环芯法进行测量计算时，消除附加应变带来的影响，使得测量结果更加准确。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的附加应变测试方法的流程示意图。
[0025]图2为本专利技术中的不同深度的应变值绘制于同一坐标系时的拟合曲线图。
具体实施方式
[0026]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。
[0027]须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。
[0028]参见图1和图2，本专利技术提供了一种基于环芯法的附加应变测试方法，用于获环芯法测量时的附加应变，其包括以下步骤：
[0029]步骤a、试板准备：准备与待测工件轴类转动件材料相同的试板，且试板经过完全去应力热处理，待测工件包括轴类转动件材料。目前环芯法主要应用于轴类转动件，当然，在某些情况下，也可以应用板件等形式的工件上，本专利技术中，以轴类转动件为主要研究对象。优选地，试板为长方体，且尺寸大于40mm
×
40mm
×
15mm，由于环芯法一般应用在直径大于600mm的轴类转动件中，在轴类转动件外圆面上开环槽时，环槽半径远小于轴类转动件，因此接近于在平面上开环槽，因此试板可采用长方体板件。在本实施例中，具体地，采用617合金，试板尺寸为60mm
×
60mm
×
20mm，去应力热处理方式为：980℃
×
3h，炉冷。
[0030]步骤b、应变测量：固定试板，在试板上采用环芯法进行测量，在0
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Xmm范围内测量多个不同深度的应变值，且最大的深度为Xmm，其中应变值包括沿应力方向和垂直应力方向的应变值。X可根据目标深度范围的需要确定，由于环芯法中测量的环槽深度范围为2～4mm，此时X不小于4。
[0031]在本实施例中，优选地，X取4.5，在测量时，在0～4.5mm范围内，以0.5mm为间隔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于环芯法的附加应变测试方法，用于获取环芯法测量时的附加应变，其特征在于：包括以下步骤：步骤a、试板准备：准备与待测工件材料相同的试板，且试板经过完全去应力热处理，所述待测工件包括轴类转动件；步骤b、应变测量：固定试板，在试板上采用环芯法进行测量，在0
‑
Xmm范围内测量多个不同深度的应变值，且最大的深度为Xmm，其中应变值包括沿应力方向和垂直应力方向的应变值；步骤c、数据校核：按照要求，对步骤b中每个深度下的应变值进行校正；步骤d、附加应变计算：根据步骤c中校正合格后的测量数据，计算目标深度范围的应变值差值，即为附加应变。2.根据权利要求1所述的附加应变测试方法，其特征在于：所述步骤a中，试板为长方体，且尺寸大于40mm
×
40mm
×
15mm。3.根据权利要求1所述的附加应变测试方法，其特征在于：所述步骤b中，至少测量四个不同深度的应变值。4.根据权利要求1或3所述的附加应变测试方法，其特征在于：所述步骤b中，所测量的多个不同深度之间的深度间隔梯度相同。5.根据权利要求1所述的附加应变测试方法，其特征在于：所述步骤b中，在试板上进行环芯法测量时...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙林根，刘瞿，陆翌昕，李克俭，胡梦佳，王煜，蔡志鹏，安春香，师帅，韩波，
申请(专利权)人：清华大学清华大学天津高端装备研究院，
类型：发明
国别省市：