[發明專利]一種測試焊接熱影響區殘余應力的方法

有效

• 申請號: 201710846602.2
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107643141B
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 張樂樂;常超;黃松華;竇偉元
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 北京卓特專利代理事務所(普通合伙) 11572
• 代理人: 段宇

本申請涉及材料力學性能表征領域，尤其涉及一種測試焊接熱影響區殘余應力的方法，包括如下：在焊接試樣基體區域加載不同的壓入位移h，得到相應的壓入力F，在卸載初始階段得到相應的接觸剛度S；根據壓入力F與壓入位移h的曲線，得到曲率K₁；根據接觸剛度S與壓入位移h的曲線，得到斜率K₂；在焊接試樣基體區域加載設定壓入位移h_x，得到焊接試樣基體區域平均壓入力F₀；在焊接試樣焊接熱影響區加載設定壓入位移h_x，得到焊接試樣熱影響區的壓入力F_HAZ；得到焊接試樣熱影響區焊接殘余應力。本方法避免對焊縫破壞，擴大測試適用范圍，避免了壓頭磨損造成接觸面積計算不準確的問題，進一步避免了堆積效應造成接觸面積不準確的問題，保證了測試準確度。

技術領域

本申請涉及材料力學性能表征領域，尤其涉及一種測試焊接熱影響區殘余應力的方法。

背景技術

焊接是兩種或兩種以上同種或異種材料通過原子或分子之間的結合和擴散連接成一體的工藝過程，具體是工件和焊料熔化形成熔融區域，熔池冷卻凝固后便形成材料之間的連接。焊接時，由于在加熱或冷卻過程中材料內部會產生溫度梯度，會在焊接接口不同微區產生殘余應力，焊接殘余應力會對構件的疲勞強度、應力腐蝕、開裂、變形及可靠性等都有很大的影響，因此，測試焊接區域的殘余應力對于了解構件的性能及構件適用的范圍有很大的作用。

目前，傳統測試焊接構件殘余應力的方法可以分為有損檢測和無損檢測，其中，有損檢測包括鉆孔法、剝層法和切割法等，無損檢測包括X射線衍射法、超聲波檢測法等。其中，鉆孔法具體是在存在殘余應力的構件上鉆一小孔，使小孔的零域內由于部分殘余應力釋放產生相應位移與應變而測試殘余應力的方法；剝層法是從構件表面開始利用切削或腐蝕等方法將構件逐層剝除，使構件內的殘余應力釋放而測試殘余應力的方法；切割法是構件表面切削溝槽，使溝槽區域內的殘余應力釋放，測量其應變以求得此處的殘余應力的方法；由上可知，有損檢測對焊縫均有破壞性，并且測量精度易受外在因素的影響，此外有損檢測無法測得微尺度下焊縫熱影響區材料發生時產生的殘余應力。無損檢測的X射線衍射法對焊接試樣表面要求很高，只能在表層深度30μm左右范圍測試，且對焊接試樣的尺寸很形狀有一定限制，超聲波檢測法適合測試大型構件的三維殘余應力，對于焊接接頭熱影響的殘余應力測試的可靠性較差，由上可知，無損檢測的適用范圍較小，測試可靠性較差。

因此，如何避免對焊縫破壞的同時，還保證殘余應力的測試精度和擴大殘余應力測試的適用范圍，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

發明內容

基于此，本申請提供了一種測試焊接熱影響區殘余應力的方法，避免對焊縫破壞的同時，還保證殘余應力的測試精度和擴大了殘余應力測試的適用范圍，本申請提供如下技術方案：

一種測試焊接熱影響區殘余應力的方法，包括如下步驟：

在焊接試樣基體區域加載不同的壓入位移h，得到相應的壓入力F，在卸載初始階段得到相應的接觸剛度S；

根據壓入力F與壓入位移h的曲線，得到曲率K₁；

根據接觸剛度S與壓入位移h的曲線，得到斜率K₂；

在焊接試樣基體區域加載設定壓入位移h_x，得到焊接試樣基體區域平均壓入力F₀；

在焊接試樣焊接熱影響區加載設定壓入位移h_x，得到焊接試樣熱影響區的壓入力F_HAZ；

得到焊接試樣熱影響區焊接殘余應力：

其中，k是焊接試樣應力比，是常數；c₀是表示壓頭幾何形狀的常數；m是卸載曲線擬合得到的系數；