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    振動時效效果檢測鑒定方法大全

    更新時間:2020/10/30  點擊數:938


    振動時效處理過的構件,需通過一定的評價 方法以表征其時效效果,具體指對殘余應力的降 低、調控,構件抗變形能力的提高以及尺寸精度的 提高等[38],F階段,振動時效技術的理論基礎仍有 待進一步研究,其效果難以精確測定,且沒有統一 的標準。目前,已有參數曲線觀測法、精度穩定性 檢測法和殘余應力測量法用于時效效果的評定。

    參數曲線觀測法
    當構件中存在的殘余應力幅值或分布發生改 變時,其自身振動狀態將隨之變化,因此通過測量振動時效過程中的實時振幅-時間曲線的變化及振幅-頻率曲線振動前后的變化可以定性評估振動時效的效果。振動參數曲線可能發生的變化為:
    (a) 振幅時間(a-t)曲線上升后變平或曲線上升后下降最后變平;
    (b) 振幅頻率(a-f)曲線振后的峰值升高;
    (c) 振幅頻率(a-f)曲線振后的峰值點偏移;
    (d) 振幅頻 率(a-f)曲線振后的諧振帶寬變窄[39-40]。

    當出現如圖 所示的四種情況之一,并且振動時效后幅頻曲線形 貌較振前簡潔且光滑時,即可定性判定為達到了振 動時效效果。

     

    精度穩定性檢測法

    由于振動時效后殘余應力重新分布,導致宏觀尺寸發生變化,通過檢驗振動時效前后工件尺寸精度的穩定性來確定時效效果。通常需要長期放置并 定期進行檢測,且檢測儀器要求精度較高以準確監 測到宏觀尺寸的微小變化,該方法效率較低,不適合大規模采用。


    殘余應力測試法
    直接測試測量構件殘余應力在振動前后的變 化情況,是評估振動時效效果的方法之一[41]。這種 方法可以定量判斷殘余應力的消除情況,能夠定量 檢測超聲振動時效的效果。殘余應力檢測方法可分 為有損檢測法和無損檢測法。

    1 有損檢測方法
    有損檢測的測量原理是通過材料移除過程中 完全或部分釋放應力時產生的位移來推斷出原始 應力,這類方法依賴于變形量的測量,而變形量是 由于材料在移除試樣的過程中導致殘余應力的釋 放形成的。常見的檢測手段有切片法、輪廓法、盲 孔法、環芯法和深孔法等,其他不常用的還包括切 除法、分裂法、曲率法、剝層應變法、開槽法等。由于有損檢測方法會對構件造成一定程度的損傷,通常適用于做小批量的實驗,不適于大規模的工業應用。

    2   無損檢測方法
    X 射線衍射法:該方法是目前最常用的殘余應 力無損檢測方法,測定的是表面 10 μm 左右的表 面應力。其基本原理是通過測量晶格的應變情況來 計算應力,晶格應變可通過 X 射線衍射法檢測[49-50]。 X 射線衍射法檢測區域僅限于材料表面和亞表面的 晶格結構,檢測時要求對材料表面進行化學清洗使 晶體裸露出來,檢測結果的準確性受晶粒尺寸、表 面粗糙度和表面曲率等因素的影響較大,也受到儀 器設備體積重量的制約和操作復雜性的限制。

    中子衍射法:
    檢測原理與 X 射線法相似,不同的是中子具有很強的穿透能力,因此可以檢測較 大固體材料內部的殘余應力。但是中子源的流強較 弱,測量時間長,中子衍射測量需要樣品的體積大, 空間分辨率較差(通常中子法分辨率為10mm2,X 射線分辨率為 0.1  mm2)[53-54],中子反應堆建造和運 行費用昂貴,很難普及,無法在工業現場實時大規 模測量。

    磁性法(磁測法):
    稱為巴克豪森噪聲法(Barkhausen Noise Method,BNM),當鐵磁材料受到外界激勵磁 場作用后,磁疇壁將被迫發生前后移動,導致相對 另一側的磁疇壁尺寸的變化,并引起磁感應強度的 變化。通過電磁感應原理測量磁感應強度的變化可獲得一種類似噪聲的電信號,即巴克豪森噪聲 (BN)。材料應力和磁場的變化都會影響 BN 值。 如果在磁疇中應力和磁場產生同向的效應,BN 值 將增大;如果在磁疇中應力和磁場產生相反的效應,BN 值將會減小,導致較大的測量誤差。BN 值的大小與雜質含量和晶格位錯等有關,這種方法 只適用于鐵磁材料,檢測精度受材料顯微結構的影響較大,還受位移間隙、表面粗糙度、材料剩磁 和環境磁場等因素的影響,目前定量校準和殘余應力量化檢測困難,實際現場應用也受到一定限制。

    渦流檢測法:
    該技術建立在電磁感應原理基礎上。在檢測時,將接通有交流電的線圈靠近被測 金屬,通過電磁感應作用,交流線圈產生的交變磁 場在被測金屬內建立渦流,該渦流也會在被測金屬 內部產生自己的磁場,該渦流磁場反過來影響線圈 的電壓、阻抗以及磁場強弱。由此可見,渦流檢測 技術主要是根據材料形變、電阻率和磁導率等的變 化進行測試。殘余應力的存在會導致被測件電阻率、磁導率發生改變。用渦流檢測殘余應力目 前還處于不成熟階段,一般只見于實驗室環境下, 且只能檢測能夠產生渦流效應的導電導磁材料,適 用范圍窄,受外界環境影響較大,檢測精度較低。 拉曼光譜法:利用拉曼散射原理,當材料受到 應力作用時,晶格結構的變化將反映到其振動頻率 的改變,因此拉曼散射相對入射光的頻移也將相應 改變,根據應力與散射光拉曼光譜譜線的頻移的關系就可計算晶體內部所受的應力。

    超聲法:
    超聲法檢測殘余應力是根據聲彈性 理論,當材料內部產生殘余應力時,超聲波的傳播 速度、頻率、振幅、相位和能量等參量將發生變化,相比其它殘余應力無損檢測方法,超聲波法具有檢 測速度快,對人體無輻射傷害,成本低,擁有較佳 的空間分辨率和較大范圍的檢測深度,可現場手持 便于攜帶,能夠完成表面及次表面宏觀殘余應力大 小與拉壓狀態的檢測等諸多優勢

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