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盲孔法殘余應(yīng)力測試廠

關(guān)于構(gòu)件的殘余應(yīng)力檢測（盲孔法檢測）

（1）應(yīng)力概念

通常講，一個物體，在沒有外力和外力矩作用、溫度達(dá)到平衡、相變已經(jīng)終止的條件下，其內(nèi)部仍然存在并自身保持平衡的應(yīng)力叫做內(nèi)應(yīng)力。

按照德國學(xué)者馬赫勞赫提出的分類方法，內(nèi)應(yīng)力分為三類：

第Ⅰ類內(nèi)應(yīng)力是存在于材料的較大區(qū)域（很多晶粒）內(nèi)，并在整個物體各個截面保持平衡的內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)一個物體的第Ⅰ類內(nèi)應(yīng)力平衡和內(nèi)力矩平衡被破壞時，物體會產(chǎn)生宏觀的尺寸變化。

第Ⅱ類內(nèi)應(yīng)力是存在于較小范圍（一個晶�；蚓Я�內(nèi)部的區(qū)域）的內(nèi)應(yīng)力。

第Ⅲ類內(nèi)應(yīng)力是存在于極小范圍（幾個原子間距）的內(nèi)應(yīng)力。

在工程上通常所說的殘余應(yīng)力就是第Ⅰ類內(nèi)應(yīng)力。到目前為止，第Ⅰ類內(nèi)應(yīng)力的測量技術(shù)*為完善，它們對材料性能和構(gòu)件質(zhì)量的影響也研究得*為透徹。

除了這樣的分類方法以外，工程界也習(xí)慣于按產(chǎn)生殘余應(yīng)力的工藝過程來歸類和命名，例如鑄造應(yīng)力、焊接應(yīng)力、熱處理應(yīng)力、磨削應(yīng)力、噴丸應(yīng)力等等，而且一般指的都是第Ⅰ類內(nèi)應(yīng)力。

（2）應(yīng)力作用

機械零部件和大型機械構(gòu)件中的殘余應(yīng)力對其疲勞強度、抗應(yīng)力腐蝕能力、尺寸穩(wěn)定性和使用壽命有著*重要的影響。適當(dāng)?shù)摹⒎植己侠淼臍堄鄩簯?yīng)力可能成為提高疲勞強度、提高抗應(yīng)力腐蝕能力，從而延長零件和構(gòu)件使用壽命的因素；而不適當(dāng)?shù)臍堄鄳?yīng)力則會降低疲勞強度，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，失去尺寸精度，甚至導(dǎo)致變形、開裂等早期失效事故。

（3）應(yīng)力的產(chǎn)生

在機械制造中，各種工藝過程往往都會產(chǎn)生殘余應(yīng)力。但是，如果從本質(zhì)上講，產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因可以歸結(jié)為：

1.不均勻的塑性變形；

2.不均勻的溫度變化；

3.不均勻的相變

（4）應(yīng)力的調(diào)整

針對工件的具體服役條件，采取一定的工藝措施，消除或降低對其使用性能不利的殘余拉應(yīng)力，有時還可以引入有益的殘余壓應(yīng)力分布，這就是殘余應(yīng)力的調(diào)整問題。

通常調(diào)整殘余應(yīng)力的方法有：

①自然時效

把構(gòu)件置于室外，經(jīng)氣候、溫度的反復(fù)變化，在反復(fù)溫度應(yīng)力作用下，使殘余應(yīng)力松弛、尺寸精度獲得穩(wěn)定。一般認(rèn)為，經(jīng)過一年自然時效的工件，殘余應(yīng)力僅下降2%～10%，但工件的松弛剛度得到了較大地提高，因而工件的尺寸穩(wěn)定性很好。但由于時效時間過長，一般不采用。

②熱時效

熱時效是傳統(tǒng)的時效方法，利用熱處理中的退火技術(shù)，將工件加熱到500～650℃進(jìn)行較長時間的保溫后再緩慢冷卻至室溫。在熱作用下通過原子擴散及塑性變形使內(nèi)應(yīng)力消除。從理論上講采用熱時效，只要退火溫度和時間適宜，應(yīng)力可以完全消除。但在實際生產(chǎn)中通�？梢韵�除殘余應(yīng)力的70～80%，但是它有工件材料表面氧化、硬度及機械性能下降等缺陷。

③振動時效

振動時效是使工件在激振器所施加的周期性外力作用下產(chǎn)生共振，松弛殘余應(yīng)力，獲得尺寸精度穩(wěn)定性。也就是在機械的作用下，使構(gòu)件產(chǎn)生局部的塑性變形，從而使殘余應(yīng)力得到釋放，以達(dá)到降低和調(diào)整殘余應(yīng)力的目的。其特點是處理時間短、適用范圍廣、能源消耗少、設(shè)備投資小，操作簡便，因此振動時效在70年代從發(fā)達(dá)國家引進(jìn)后在國內(nèi)被大力推廣。

④靜態(tài)過載法

靜態(tài)過載法是以靜力或靜力矩的形式，暫時加載于構(gòu)件上，并在這種載荷下保持一段時間，從而使零件尺寸精度獲得穩(wěn)定的時效方法。用于焊接件時需要將載荷加大到使原來應(yīng)力與附加應(yīng)力之和接近于材料的屈服極限，才能消除殘余應(yīng)力。靜態(tài)過載法的精度穩(wěn)定性效果，取決于附加應(yīng)力的大小及應(yīng)力下保持時間。

特別指出，靜態(tài)過載法處理后構(gòu)件中仍然保持著相當(dāng)大的殘余應(yīng)力。
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ZS21B型應(yīng)力檢測儀主要采用盲孔法進(jìn)行各種材料和結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力分析和研究，還可作為在靜力強度研究中測量結(jié)構(gòu)及材料任意點變形的應(yīng)力分析儀器。如果配用相應(yīng)的傳感器，也可以測量力、壓力、扭矩、位移和溫度等物理量。

主要技術(shù)性能與指標(biāo)：

1、 應(yīng)變測量范圍：0~±32767με。

2、 分辨率：1με/字 。

3、 適用應(yīng)變片阻止：120Ω±0.5 測量過程中數(shù)碼管直接顯示因應(yīng)力釋放引起的三個方向應(yīng)變值ε1、ε2、ε3和計算后的殘余應(yīng)力值δ1、δ2及主應(yīng)力方向角度值θ并可以在線打印即時和*終測量結(jié)果。

4、 基本誤差限：≤±（測量值0.1%+2）。

5、 穩(wěn)定性：檢測儀在預(yù)熱30分鐘后 a）零點漂移≤±5με（2小時內(nèi)） b）讀數(shù)值變化：≤±（測量值0.1%+3）/h

c）溫度變化：溫度對零點漂移的變化≤±1με 溫度對讀數(shù)值的變化≤±0.02%F.S/℃ 。

6、 顯示方式為八位數(shù)碼管：FDDDDD.DD（其中5位整數(shù)位，2位小數(shù)位，F(xiàn)為符號位）。

7、 可以根據(jù)被測工件的材料隨意設(shè)置相應(yīng)的釋放系數(shù)A、B值。

8、 本儀器配有一個RS485接口，配備相應(yīng)的軟件可以將該儀器采集的數(shù)據(jù)在PC機內(nèi)進(jìn)行分析處理。
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