[發明專利]測量部件中的殘余應力的方法和裝置

有效

• 申請號: 201210509624.7
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN103076115A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: W·西姆
• 申請（專利權）人: 空中客車運營有限公司
• 主分類號: G01L1/00
• 分類號: G01L1/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 白皎

技術領域

本發明涉及一種測量部件中殘余應力的方法。更具體地，本發明涉及一種測量發動機部件中的整個厚度的殘余應力的方法，該發動機部件尤其是金屬部件，其應力從某個制造工序如滾壓成型開始時就升高。

背景技術

在諸如滾壓成型這樣的制造工序中，其會在部件整個厚度上產生殘余應力。這種應力不會馬上顯現出來，因為它們往往均勻地分布在坯段的整個厚度上(并且因此并不會產生凈應變)。當部件在使用時，殘余應力是一種隱患，因為施加的負荷會使得部件內的應力高于預期。甚至，如果部件被加工而得到滾壓后尺寸，殘余應力會在加工后造成預料不到的扭曲變形。

能夠測量這些殘余應力是有利的，使得當部件在被使用中或進行后續加工時殘余應力可以被考慮。這樣做可以避免因為預料之外的高應力而導致部件使用壽命的意外折損，并且還能在部件被制造的過程中考慮到殘余應力的因素，從而避免扭曲變形。

測量殘余應力的已知方法包括例如切割、深孔鉆的技術，在這些方法中，可以采用應變計來測量部件內的應力，并照此方法可以確定該點的殘余應力。這些技術需要特殊的設備和應變計，而在制造環境下，這兩者通常都不是容易獲得的，取而代之的是基于實驗室的系統。由于需要將這些部件運輸到合適的設備上進行檢驗，因此殘余應力場的測定是一項耗時且費錢的過程。

發明內容

本發明的目的在于提出了一種方法克服上述的不足，可以使用現有的制造設備，而不需要重要的特殊設備來實施該方法。

根據本發明的第一個方面，提出了一種測量部件中的整個厚度的殘余應力的方法，該方法包括以下步驟：

將工件夾緊在第一位置和第二位置處，所述第二位置與所述第一位置間隔開，

在第三位置處執行第一材料去除操作，所述第三位置位于所述第一位置和所述第二位置的中間，

在所述第二位置處釋放所述工件，

測量所述工件的第一變形，

根據所述第一變形確定所述工件中的殘余應力。

優選地，在測量工件變形的步驟之后，該測量方法還包括以下步驟：

在所述第二位置重新夾緊工件；

在第三位置執行進一步的材料去除操作；

在進一步的材料去除操作后測量工件的進一步變形；

根據進一步變形確定工件中的進一步的殘余應力。

優選地，重復上述重新夾緊工件、進一步的材料去除、進一步的測量和對進一步應力的確定的步驟，以形成工件中的整個厚度的殘余應力分布。

優選地，在第三位置上執行測量步驟。

根據本發明的第二個方面，提供了一種用于測量金屬部件中的整個厚度的殘余應力的設備，該設備包括：

第一夾緊裝置，

與所述第一夾緊裝置間隔開的第二夾緊裝置，

位于所述第一夾緊裝置和所述第二夾緊裝置之間的位置處的機床，所述機床被配置為在由所述第一夾緊裝置和所述第二夾緊裝置保持的工件上執行材料去除操作，

位于所述第一夾緊裝置和所述第二夾緊裝置之間的偏轉測量設備。

優選地，該偏轉測量設備位于與所述機床相同的、在所述第一夾緊裝置和所述第二夾緊裝置之間的位置處。

優選地，所述偏轉測量設備布置成位于所述工件的、與使用中的機床相對的一側上。

附圖說明

現在結合下面的附圖，進一步描述根據本發明方法和設備的實施例。

圖1是顯示示例性應力分布的示例工件的示意性側剖圖；

圖2是根據本發明第二個方面的設備的示意性側面視圖；

圖3是根據本發明的方法的流程圖；

圖4和圖5示出了工件的偏轉量。

具體實施方式

參見圖1，采用已知的制造工序例如滾壓成型形成工件10。應力曲線圖12顯示了殘余應力如何貫穿工件10的厚度、從壓縮(C)到拉伸(T)進行變化。可以看出，該應力曲線圖關于工件的縱向軸線L對稱，并且同樣地，應力也是平衡的，使得在這種情況下工件在幾何尺寸上是穩定的(換句話說，殘余應力在材料的變形中是觀察不到的)。

基于本發明，根據所示的切削線14和16進行切削而執行加工操作，其將會造成不對稱的應力分布12，并且因此，導致工件10的偏轉。作為結果，該應力分布的不對稱將會引起工件10上的彎曲應力。通過釋放工件并允許其在該不對稱應力的作用下變形，就可以測量殘余應變的程度。

參見圖2，示出了用于執行本發明的方法的裝置18。