[发明专利]一种残余应力检测方法

说明书

本发明提供的残余应力检测方法，选择特殊结构的金属试样，该金属试样能够将热处理过程中产生的残余应力集中到细段的中部位置，即确保了最大集中应力出现的位置可控，又提高了残余应力的大小，使残余应力的检测和量化工作更为简单和准确；另外，采用分段淬火的方法，能够产生较大的温度梯度，从而进一步增加连接杆细段中部的残余应力。残余应力的集中与放大，可以减弱检测过程中误差的影响，保证单一样品测量的准确性，由于残余应力被放大且误差的影响被弱化，相同尺寸的试样在经历不同热处理工序之后，其残余应力之间的差距也会随之增大并更明显，从而便于在热处理优化过程中残余应力值的比较，确保结果的准确性。

技术领域

本发明涉及残余应力检测领域，具体涉及一种可以将残余应力集中到指定位置并放大后进行检测的方法。

背景技术

金属构件是生产生活中各种机械设备必不可少的组成部分，在金属构件制备完成后，为了提升其性能，往往需要对其进行热处理，热处理过程伴随复杂的相变和温度梯度，这种相变和温度梯度会形成热处理应力保留在金属构件中，最终形成残余应力，残余应力对构件的后续加工和最终质量以及使用过程中的可靠性均会产生非常显著负面的影响。由于金属构件形状往往比较复杂，残余应力的分布是不均匀的，残余应力的最大值出现的位置是不可控的，且在热处理完成后残余应力值较小，很容易受到检测过程中误差因素的影响。因此如何准确定位并检测最大残余应力，从而通过比较残余应力的大小确定最优的热处理工艺是一个亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种残余应力检测方法，该方法通过特殊结构的金属试样，该金属试样能够集中并放大残余应力，使残余应力的最大值出现在指定位置，并且采用阶梯淬火的方式，形成较大的温度梯度，最大程度的放大残余应力，从而通过对指定位置残余应力的检测，比较不同热处理工艺所产生的最大残余应力，进而优化热处理过程。

本发明提供的一种残余应力检测方法，包括如下步骤：

S1.金属试样的准备

所述金属试样包括试样基体，试样基体上方的两端分别设置有凸起部，两个凸起部与试样基体的上表面共同构成一个凹槽，两个凸起部之间通过一个连接杆连接，所述连接杆下表面与试样基体上表面之间具有间隙；所述连接杆是沿水平轴对称的，其包括两端的粗段和中间的细段，两端的粗段与两个凸起部连接，中间的细段通过两个宽度渐变的过渡段分别与两端的粗段连接，粗段的上下表面、细段的上下表面、试样基体的上下表面彼此相互平行设置；所述金属试样是一体成型的，其形状是沿竖直轴对称的；依次采用熔炼、精炼、铸造、表面加工获得相应尺寸的金属试样；

S2.金属试样的热处理

对金属试样进行固溶淬火处理；淬火采用分层淬火，即连接杆不淬火，试样基体淬火；

S3.应变的检测

待金属试样完全冷却后，对细段的下表面中间位置进行打磨，保证平整，并进行清洁处理，使用粘结剂在细段下表面的中间位置贴电阻应变片，将连接杆其中一端与过渡段连接的部分锯断，进行应力释放，测量应变数据；

S4.残余应力的计算

根据公式：应力＝弹性模量*应变，计算得到残余应力。

上述残余应力检测方法，通过特殊的结构设计，能够保证最大残余应力被集中并且被限制出现在连接杆细段的中点位置，并且通过阶梯式淬火的方法进一步增加温度梯度，从而提高残余应力水平，实现了残余应力的最大化以及残余应力最大值位置的固定化，通过公知的残余应力检测方法，即能够对残余应力值进行检测，进而，结合不同热处理制度下的残余应力检测结果的比较，即可确定产生残余应力最小的热处理工艺。

作为改进的技术方案，步骤S2还包括在固溶淬火后的时效处理。固溶淬火后通常伴随时效工艺，在时效工艺后进行残余应力的检测，更有利于