[发明专利]一种金属材料剩余循环寿命试样表面裂纹的预制方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料力学性能检测领域，具体为一种金属材料剩余循环寿命试样表面裂纹预制方法。

背景技术

对于航空发动机涡轮盘、压气机盘、后挡板等关键件，其剩余循环寿命是其重要的力学性能指标，因此需要对其制造材料进行剩余循环寿命测试，以确定其损伤容限设计值。剩余循环寿命试验是将带表面裂纹源的试样在一定条件下预制出一定长度的疲劳裂纹后，在特定温度和交变载荷下试验直至断裂，以获得剩余循环周次即剩余疲劳寿命的试验方法。由于剩余循环寿命试样表面裂纹源要求都很微细，所以表面裂纹源的加工尺寸要求特别严格，很难用铣加工或化学腐蚀的方法进行加工；剩余循环寿命试样疲劳裂纹尺寸要求很短，而且裂纹很微细，不易对裂纹监测和控制，因此很难按照常规方法预制疲劳裂纹。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属材料剩余循环寿命试样表面裂纹的预制方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种金属材料剩余循环寿命试样表面裂纹的预制方法，具体包括以下步骤：

1)、首先将待加工试样进行定位；

2)、通过电火花成型机进行标刻，进行表面裂纹源预制；

3)、将预制好表面裂纹源的待测试件通过试验设备进行疲劳裂纹预制。

进一步的，具体的，步骤1)中，保证待加工试样装夹过程中与夹具定位面紧密贴合。

进一步的，步骤2)中，采用电火花成型机进行标刻，采用小功率电源、单次标刻有限深度、多次加工的方式获得所需要的深度尺寸。

进一步的，步骤2)中，具体的采用不同的电火花成型标刻工艺参数的组合在试样表面进行加工,包括Q调制频率、电火花功率、加工次数、路径填充方式，记录每一组加工参数。

进一步的，将步骤2)中进行表面裂纹源预制后的试件通过万能工具显微镜对电火花成型标刻外形尺寸进行检测，检测完外形尺寸后将零件沿垂直于刻线长度方向的中间位置用线切割切断，将切断后的试样镶样，腐蚀后在扫描电镜上测量刻线深度和重熔层厚度。

进一步的，通过检测结果确定合适的电火花成型标刻工艺参数，并采用合适的电火花成型标刻工艺参数加工试样表面裂纹源预制。

进一步的，步骤3)中，对待加工试样施加不同的交变循环载荷进行疲劳裂纹预制，同时不间断观察疲劳裂纹尖端扩展情况，并随时监测与测量裂纹长度，确定合适预制疲劳裂纹的试验载荷。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种金属材料剩余循环寿命试样表面裂纹的预制方法，采用首先通过电火花成型机进行标刻，进行表面裂纹源预制，然后再将预制好表面裂纹源的待测试件通过试验设备进行疲劳裂纹预制的方式进行金属材料剩余循环寿命试样表面裂纹的预制，采用电火花刻线工艺，电火花刻线工艺标刻后的线条尺寸精度高，一致性好，合适的交变循环载荷满足了表面疲劳裂纹的尺寸要求，大大提高了试验的有效性，本流程整个试验流程操作简单,方便快捷,易于掌握控制；整个试验过程不接触化学药品,无污染源。

附图说明

图1是电火花成型标刻裂纹源横截面图。

图2是预制的表面疲劳裂纹图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

一种金属材料剩余循环寿命试样表面裂纹的预制方法，具体包括以下步骤：

1)、首先将待加工试样进行定位；

2)、通过电火花成型机进行标刻，进行表面裂纹源预制；

3)、将预制好表面裂纹源的待测试件通过试验设备进行疲劳裂纹预制。

具体的，步骤1)中，保证待加工试样装夹过程中与夹具定位面紧密贴合。

步骤2)中，采用电火花成型机进行标刻，采用小功率电源、单次标刻有限深度、多次加工的方式获得所需要的深度尺寸，结果如图1所示。

步骤2)中，具体的采用不同的电火花成型标刻工艺参数的组合在试样表面进行加工,包括Q调制频率、电火花功率、加工次数、路径填充方式，记录每一组加工参数。

然后将步骤2)中进行表面裂纹源预制后的试件通过万能工具显微镜对电火花成型标刻外形尺寸进行检测，检测完外形尺寸后将零件沿垂直于刻线长度方向的中间位置用线切割切断，将切断后的试样镶样，腐蚀后在扫描电镜上测量刻线深度和重熔层厚度。

通过检测结果，确定合适的电火花成型标刻工艺参数，并采用合适的电火花成型标刻工艺参数加工试样表面裂纹源预制。