合肥中科院殘余應(yīng)力檢測 振動時效

中國科學(xué)院參與了國際原子能組織耗資近百億歐元建設(shè)的國際熱核聚變試驗裝置，并承接了其中最重要的部件-窗口插件的制造。由于插件的材質(zhì)與焊接工藝直接影響了窗口的尺寸穩(wěn)定和運行可靠性，但是這種專用材質(zhì)的鍛造工藝和焊接工藝都是未知的，所以，需要從模型開始試驗。

根據(jù)中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院(以下稱甲方)委托濟(jì)南西格馬科技有限公司(以下稱乙方) 對甲方的窗口插件整件模型和1/4件焊接模型進(jìn)行殘余應(yīng)力分析及振動時效處理的試驗合同協(xié)議，濟(jì)南西格馬科技有限公司已于2011.12.14完成了合同協(xié)議規(guī)定的全部工作，現(xiàn)報告如下:

1、試驗對象：甲方窗口插件整件模型和1/4件焊接模型，材質(zhì)為316L(N)-IG:彈性模量=192GPa，泊松比=0.3, 平均σs =271MPa,平均σb =584MPa。

2、試驗地點：安徽合肥中科院等離子體所研制中心。

3、試驗時間：2011.12.12-2011.12.14。

4、殘余應(yīng)力檢測方法：電測盲孔法。應(yīng)變花采用BSF120-1.5CA-T?？讖?.5mm，孔深1.8mm。采用乙方生產(chǎn)的ASMB2-32靜態(tài)應(yīng)變采集系統(tǒng)。

5、振動時效工藝：采用乙方生產(chǎn)的SSIN100B振動時效設(shè)備、按國家標(biāo)GB/T25713-2010進(jìn)行時效工藝參數(shù)選擇并利用曲線觀測法快速判定振動時效的效果。

6、試驗過程

????6.1時效前對模型進(jìn)行殘余應(yīng)力檢測：

????????1/4件焊接模型的殘余應(yīng)力測點具體位置、編號見圖1,測試現(xiàn)場見圖2；窗口插件整件模型的測點具體位置、編號見圖3，測試現(xiàn)場見圖4。主應(yīng)力見表格1，等效應(yīng)力見表格2,焊縫殘余應(yīng)力統(tǒng)計值見表格3。

????6.2 對已檢測完殘余應(yīng)力的窗口插件整件模型和1/4件焊接模型進(jìn)行振動時效：

????????時效裝卡方式采用自由支撐方式（見圖5和圖6）。按GB/T25713-2010進(jìn)行時效工藝參數(shù)選擇。

????6.3時效后殘余應(yīng)力檢測：

????????對經(jīng)過時效的1/4件焊接模型和窗口插件整件模型進(jìn)行振動時效后的殘余應(yīng)力檢測，確定振動時效后的殘余應(yīng)力值。測點編號與振動時效前的相同，位置和振動時效前的相近。

7、全部試驗過程有甲方專門技術(shù)人員跟蹤、監(jiān)督。

8、分析與結(jié)論：

????8.1窗口插件整件模型和1/4件焊接模型的殘余應(yīng)力數(shù)值較高，均超過了平均σs，極容易引起后續(xù)機(jī)加工或使用工況下的變形甚至開裂。若不做任何時效降應(yīng)力處理，后續(xù)機(jī)加工將導(dǎo)致工件的較大變形。

????8.2 本次試驗時間較為緊張，沒有準(zhǔn)備專用工裝。由于固有頻率較高，自由支撐方式振動時效工藝對降低窗口插件整件模型和1/4件焊接模型的殘余應(yīng)力的效果不明顯，振動時效后其幅值降低最多只有20%。針對窗口插件整件模型和1/4件焊接模型，若要取得較滿意的振動時效效果，應(yīng)考慮設(shè)計專門的工裝平臺，把工件強(qiáng)迫固定在平臺上，實現(xiàn)降頻的目的；或，設(shè)計專用懸臂安裝工作臺，讓工件以懸臂方式裝在工作臺上，達(dá)到降頻的目的。

????8.3 對于1:1的實際窗口插件整件，由于尺寸大了很多，應(yīng)該能容易地直接激振起來；還可以邊焊接邊時效，這樣可以大幅降低焊接殘余應(yīng)力；也可以焊完一部分，直接時效一部分。

圖1：1/4件焊接模型的測點位置及編號

圖2：1/4件焊接模型的測試現(xiàn)場

圖3：窗口插件整件模型的殘余應(yīng)力測點位置及編號

圖4：窗口插件整件模型的殘余應(yīng)力測試現(xiàn)場

圖5? 1/4件焊接模型的時效裝卡方式?

圖6? 窗口插件整件焊接模型的時效裝卡方式

本文關(guān)鍵詞： 殘余應(yīng)力 振動時效