一種測定盲孔法殘餘應力測試系統精度的方法
2023-07-14 15:15:36 2
專利名稱：一種測定盲孔法殘餘應力測試系統精度的方法
技術領域：
本發明屬於精度測定技術領域，特別涉及一種測定盲孔法殘餘應力測試系統精度的方法。
背景技術：
熱軋板卷在開平定尺後，經常出現的「弓背」、「瓢曲」現象。其原因主要是在開平過程中板料上下表面(板卷外內表面)塑性變形的不均而導入殘餘應力引起的。太大的殘餘應力及其不合理分布將導致鋼板在用戶處機械/火焰切割後鋼板的翹曲或扭曲而無法使用。通過盲孔法測試及分析開平前後卷板的殘餘應力的分布規律，可為不同鋼種不同規格不同工藝的熱軋卷板制定較為完善的開平工藝提供直接的數據支持。但是，對於盲孔法測試殘餘應力，由於其影響因素比較多，貼片的質量、鑽孔的偏心度、附加應變等都對測試結果有影響，特別是採用電鑽進行鑽孔時，在鑽孔過程中產生的附加應變、鑽孔偏心等影響因素對測試結果的影響非常大，而高速氣鑽相對電鑽打孔來說， 精度高很多，但同樣無法得知其測量的準確性。目前國際上尚無明確的標準和方法來驗證盲孔法殘餘應力測試系統的精度，中國船舶行業標準CB 3395和美國材料實驗協會標準ASTM E 837為減少實驗誤差，對鑽孔偏心和孔邊塑性變形在一定範圍內有具體的修正方法，但對整個盲孔法殘餘應力測試系統的精度如何來評定未作說明。本發明針對盲孔法殘餘應力試驗之前測試系統精度的校準，提出一種測定盲孔法殘餘應力測試系統精度的方法。
發明內容
本發明的目的在於提供一種測定盲孔法殘餘應力測試系統精度的方法。在一定的經驗值以內，可認為該測試系統的精度較高，可直接進行實際試樣板測試。測試系統精度超過一定的經驗值，則認為測試系統的誤差偏大，先對相關影響因素進行調整和修正，誤差小於經驗值之後再進行實際試樣板測試。本發明具體工藝步驟如下(I)試樣板取樣選擇一塊材質與厚度同實際測試板一致的試樣板，平面尺寸不小於150mmX 150mm,以能放入熱處理爐為準。(2)去應力退火將試樣板放入熱處理爐，隨爐加熱到試樣板材料共析溫度(Acl) 以下50-150°C，保溫時間l_3h，隨爐冷卻至室溫。(3)試樣表面製備及應變片的粘貼在退火板上選擇3-10個測試點，對測試點位置表面進行打磨和清洗，然後在測點位置粘貼應變片，並固化6個小時以上。粘貼應變片時，應變片間距大於MDci，其中Dtl為鑽孔裝置的鑽頭直徑。(4)數據線的連結用電烙鐵將導線與應變片引線焊接在接線端子上，然後將導線連接到應變記錄儀上。(5)試驗參數設置根據試驗要求，在應變記錄儀上進行參數設置，包括通道選擇、電橋選擇、靈敏係數(K)的輸入、調零、進入試驗記錄狀態。(6)鑽孔將鑽孔裝置固定在試樣板上，並對準應變片中心位置進行打孔，孔的深度與直徑的比值控制在I. 0-1. 2之間。(7)數據的採集試驗中釋放的應變值通過應變記錄儀記錄下來。(8)數據的處理根據中國船舶行業標準CB 3395中的相關公式(1)-(5)計算出殘餘應力。(9)精度的確定將退火板的殘餘應力視為零，則對該退火板進行殘餘應力測試得到的最大零值誤差即為該批次測試系統的精度。本發明的優點在於(I)使用退火板作為測試材料，取材方便、熱處理簡單，去應力退火後測試板的殘餘應力很小,近視為零,可靠性高。(2)以退火板殘餘應力測試的最大零值誤差作為系統精度，能夠定量反映盲孔法殘餘應力測試系統的精度。為熱軋高強度鋼板開平前後殘餘應力測試提供精確穩定的系統精度，為精確測試高強板殘餘應力提供直接的數據支持，使高強鋼板由於矯直過程導入的殘餘應力及其不合理分布導致鋼板在用戶處機械/火焰切割後鋼板的翹曲或扭曲而無法使用的情況得到明顯改善。
圖I為退火板取樣及在退火板上選擇測試點的示意圖。圖2為應變片的示意圖。其中，Rl、R2、R3為應變片上三組應變柵。圖3測試過程的流程示意圖。圖4對退火板測試得到的殘餘應力分布圖。其中，σχ表示軋制方向殘餘應力的大小，σ y表示寬度方向殘餘應力的大小。
具體實施例方式實施例I一種測定盲孔法殘餘應力測試系統精度的方法，其包含以下步驟I)試樣板取樣取一塊厚度為8mm,尺寸為400mmX 200mm的某高強鋼板。2)去應力退火本實施例採用隨爐緩慢加熱到650°C，保溫2h，然後隨爐冷卻至室溫。3)試樣表面製備及應變片的粘貼在長400mm的退火板上每隔50mm布置I個測試點，共布置7個測試點；對測點位置表面進行打磨和清洗，隨後在測點位置粘貼應變片， 並固化18個小時。4)數據線的連結用電烙鐵將導線與應變片引線焊接在接線端子上，然後將導線連接到應變記錄儀上。5)試驗參數設置根據試驗要求，在應變記錄儀上進行參數設置，包括通道選擇、 電橋選擇、靈敏係數(K)的輸入、調零、進入試驗記錄狀態。6)鑽孔本實施例採用高速氣鑽進行鑽孔，將鑽孔裝置固定在試樣板上，對準應變片中心位置進行打孔，孔的深度與直徑的比值為1.1。
7)數據的採集試驗中釋放的應變值通過應變記錄儀記錄下來。8)數據的處理根據中國船舶行業標準CB 3395中的公式(1)-(5)計算出殘餘應力。9)精度的確定本實施例中，對退火板測試後的殘餘應力大小及分布圖見表I和圖4，所測7個點橫縱方向殘餘應力大小的最大零值誤差為-llMPa，即該批次殘餘應力測試系統的精度為±llMPa。由於實驗過程中貼片質量、鑽孔偏心度、附加應變等因素的影響，測試過程中不可避免會產生一定的測量誤差。根據對熱軋鋼板進行的大量殘餘應力測試數據表明，一般對退火板採用高速氣鑽鑽孔得到的殘餘應力在±20MPa以內，採用電鑽鑽孔得到的殘餘應力值在±40MPa以內，可認為測試系統精度較高，可直接對實際試樣板進行測試；如果對退火板測得殘餘應力值超過經驗值，可根據測試過程中的實際情況，對貼片質量、鑽孔偏心度、 附加應變等各影響因素進行改進和調整，再次進行測試。一般建議採用高速氣鑽進行鑽孔， 其鑽孔偏心度和鑽孔附加應變相對電鑽來說小得多，測試系統的精度相對較高。測試結果如表I所示,正數表示拉應力，負數表示壓應力。表I退火板殘餘應力測試結果
權利要求
1.一種測定盲孔法殘餘應力測試系統精度的方法，其特徵在於，工藝步驟為(1)試樣板取樣選擇一塊厚度接近於實際測試板的試樣板，平面尺寸不小於 150mmX 150mm,以能放入熱處理爐為準；(2)去應力退火將試樣板放入熱處理爐，隨爐加熱到試樣板材料共析溫度以下 50-150°C，保溫時間l_3h，隨爐冷卻至室溫；(3)試樣表面製備及應變片的粘貼在退火板上選擇3-10個測點，對測點位置表面進行打磨和清洗，在測點位置粘貼應變片；(4)數據線的連結用電烙鐵將導線與應變片引線焊接在接線端子上，然後將導線連接到應變記錄儀上；(5)試驗參數設置根據試驗要求，在應變記錄儀上進行參數設置，包括通道選擇、電橋選擇、靈敏係數的輸入、調零、進入試驗記錄狀態；(6)鑽孔將鑽孔裝置固定在試樣板上，並對準應變片中心位置進行打孔，孔的深度與直徑的比值為I. 0-1. 2 ;(7)數據的採集試驗中釋放的應變值通過應變記錄儀記錄下來；(8)數據的處理根據中國船舶行業標準CB3395中的相關公式計算出殘餘應力；(9)精度的確定將退火板的殘餘應力視為零，對該退火板進行殘餘應力測試得到的最大零值誤差即為該批次測試系統的精度。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，步驟(3)中應變片粘貼後的固化時間為6 個小時以上。
3.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，步驟(3)應變片間距大於15 , 為鑽孔裝置的鑽頭直徑。
全文摘要
一種測定盲孔法殘餘應力測試系統精度的方法，屬於精度測定技術領域。具體工藝包括試樣板取樣；去應力退火；試樣表面製備及應變片的粘貼；數據線的連結；試驗參數設置；鑽孔；數據的採集；數據的處理和精度的確定。優點在於技術穩定，結果準確，能直觀迅速的定量測出測試系統的偏差，便於調整減小貼片質量、鑽孔偏心度、附加應變等影響因素造成的測試誤差，進而保證在熱軋板卷開平前後等殘餘應力測試的準確性。
文檔編號G01L5/00GK102608169SQ201210051629
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月1日 優先權日2012年3月1日
發明者劉衛平, 周曉偉, 楊雷, 王萍, 譚洪鋒 申請人:首鋼總公司