[發明專利]鋁合金預拉伸板殘余應力超聲檢測試塊組及其使用方法

有效

• 申請號: 201410848647.X
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104597137A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 鄭許;陳俊英;彭斐;黃業偉;呂明;袁冰梅
• 申請（專利權）人: 廣西南南鋁加工有限公司
• 主分類號: G01N29/30
• 分類號: G01N29/30;G01N1/44
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡吉科

技術領域

本發明屬于無損檢測領域，涉及一種鋁合金預拉伸板殘余應力超聲檢測試塊組及其使用方法。

背景技術

在軋制、固溶淬火等工藝過程中，預拉伸鋁合金板材常常會的產生殘余應力，殘余應力的存在直接導致后續使用過程中由于殘余應力的釋放造成工件的變形，預拉伸鋁合金板材中的殘余應力可能由軋制工藝引起的，但更主要的原因是鋁合金的固溶淬火工藝。

平軋鋁合金產品制造商往往使用大噸位的預拉伸機對固溶淬火后的鋁合金板材進行處理從而減少板材中的殘余應力。現代航空制造業對預拉伸鋁合金板材提出低殘余應力的要求，從而滿足飛機大型整體化部件的要求。目前，鉆孔法、多孔方差法、裂紋柔度法等理化方法和射線衍射法等無損檢測方法較成熟地應用于材料的殘余應力測量。但使用超聲波方法測量材料的殘余應力仍未形成國際公認的檢測標準，一定程度上是由于還沒有一種被行業普遍接受的參考試塊。在試塊使用一段時間后判斷試塊的有效性也是一個難題。

201310659777.4專利中使用超聲波儀對拉伸試驗機上的被施加載荷的試樣進行測量。該方法通過接觸法用超聲檢測傳感器對拉伸試樣進行測量，耦合效果將對校準結果產生較大影響；校準過程中需使用拉伸機，導致使用環境受到限制；一次校準完成后，拉伸力卸載使試樣產生回彈，再次校準時需重新使用拉伸機對試樣加載，操作程序較復雜。

201310534554.5專利中采用冷卻安裝過盈試樣的方法給試塊導入殘余應力。這種方法需對試樣進行復雜的機加工；而且組合試塊進行安裝前需使用液氮冷卻至可裝配的尺寸而且裝配過程需迅速準確，對操作人員的操作能力有較高的要求；組合試塊安裝完成后，操作員需對組合試塊平面進行打磨至兩個面平行而且光滑的技術難度大而且可能導入新的殘余應力。

201410073705.6專利中介紹的方法主要適用于鋼材，該發明的試塊制作過程中需在確保材質不發生變化的前提下，對外圓環進行加熱，然后利用熱脹冷縮的效應使外圓環壓緊內圓盤；但可熱處理鋁合金對溫度較敏感，在120℃左右就產生人工時效處理的效果，這使該發明難以應用于鋁合金材料的檢測。

發明內容

本發明針對上述現有技術中存在的問題，提供了一種鋁合金預拉伸殘余應力超聲檢測試塊組及其使用方法，其目的是提供一種在不受異常溫度和外力影響條件下，能較長時間的保持殘余應力的試塊組。且此種試塊無需對樣品進行復雜的機加工和裝配，節約了成本，提高了試塊的制備成功率；以本發明的試塊進行待測鋁合金預拉伸板殘余應力的無損檢測，方便快捷，提高了效率。

鋁合金預拉伸板殘余應力超聲檢測試塊組，取自同批次鋁合金預拉伸板材中，且長度方向與板材軋制方向相同，所述試塊與被檢測板材的軋制面上表面方向相同的面上設有標記，所述試塊的寬度為50~2000mm，長度為200~8000mm；所述試塊組至少有2組試塊，分別為：試塊組合、平行試塊B；每組試塊的數量不小于2，每組均包含具有組間對應的不同殘余應力的試塊，所述不同殘余應力呈梯度分布；所述平行試塊B為殘余應力值的標記試塊組，且其中至少有一塊試塊的殘余應力低于臨界殘余應力值0?MPa，至少有一塊的殘余應力高于臨界殘余應力值0?MPa；所述試塊組合為殘余應力標尺的標定試塊組。較優的，每組試塊數量相同。

此技術方案中的試塊選用相同的材質和規格制備的試塊組，原材料相同，經過的制作工藝相同，因此各組的殘余應力水平相當。利用平行試塊B有利于找到殘余應力的臨界點，有效地確定試塊中允許存在的殘余應力水平，提高了試塊的制備率。同時，將平行試塊B組內各試塊的殘余應力數值對應地標記在對應工藝制備的各組的試塊上，從而實現對試塊組合的殘余應力值進行標定。

作為本發明的進一步改進，所述試塊組還包括平行試塊A，所述平行試塊A為校準試塊。

試塊組合投入使用一段時間后，會出現殘余應力變化的情況，將平行試塊A作為校準樣，定期采用平行試塊A進行校準，達到了評價試塊有效性的目的。當使用相同的水浸式超聲波檢測工藝對進行平行試塊A和試塊組合中的試塊進行殘余應力檢測時，殘余應力數值相差5~20%，則停止整套試塊的使用。

作為本發明的進一步改進，所述試塊采用以下步驟制備：

步驟1：從待檢測的同批次鋁合金預拉伸板材中截取矩形試塊，所述試塊的長度方向與板材軋制方向相同；可對試塊的每個面都進行標記，使得在與被檢測板材的軋制面上表面方向相同的面上進行測試，減小誤差；

步驟2：對試塊進行固溶淬火；