[發(fā)明專利]一種金屬材料剩余循環(huán)壽命試樣表面裂紋的預(yù)制方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710900029.9
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107807025A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張彩珍;朱紅鋼;郭子靜;李躍輝;陳陽;王輝明;呂建勛;陳林洪
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航發(fā)動力股份有限公司
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 徐文權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料力學(xué)性能檢測領(lǐng)域，具體為一種金屬材料剩余循環(huán)壽命試樣表面裂紋預(yù)制方法。

背景技術(shù)

對于航空發(fā)動機(jī)渦輪盤、壓氣機(jī)盤、后擋板等關(guān)鍵件，其剩余循環(huán)壽命是其重要的力學(xué)性能指標(biāo)，因此需要對其制造材料進(jìn)行剩余循環(huán)壽命測試，以確定其損傷容限設(shè)計值。剩余循環(huán)壽命試驗(yàn)是將帶表面裂紋源的試樣在一定條件下預(yù)制出一定長度的疲勞裂紋后，在特定溫度和交變載荷下試驗(yàn)直至斷裂，以獲得剩余循環(huán)周次即剩余疲勞壽命的試驗(yàn)方法。由于剩余循環(huán)壽命試樣表面裂紋源要求都很微細(xì)，所以表面裂紋源的加工尺寸要求特別嚴(yán)格，很難用銑加工或化學(xué)腐蝕的方法進(jìn)行加工；剩余循環(huán)壽命試樣疲勞裂紋尺寸要求很短，而且裂紋很微細(xì)，不易對裂紋監(jiān)測和控制，因此很難按照常規(guī)方法預(yù)制疲勞裂紋。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種金屬材料剩余循環(huán)壽命試樣表面裂紋的預(yù)制方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種金屬材料剩余循環(huán)壽命試樣表面裂紋的預(yù)制方法，具體包括以下步驟：

1)、首先將待加工試樣進(jìn)行定位；

2)、通過電火花成型機(jī)進(jìn)行標(biāo)刻，進(jìn)行表面裂紋源預(yù)制；

3)、將預(yù)制好表面裂紋源的待測試件通過試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行疲勞裂紋預(yù)制。

進(jìn)一步的，具體的，步驟1)中，保證待加工試樣裝夾過程中與夾具定位面緊密貼合。

進(jìn)一步的，步驟2)中，采用電火花成型機(jī)進(jìn)行標(biāo)刻，采用小功率電源、單次標(biāo)刻有限深度、多次加工的方式獲得所需要的深度尺寸。

進(jìn)一步的，步驟2)中，具體的采用不同的電火花成型標(biāo)刻工藝參數(shù)的組合在試樣表面進(jìn)行加工,包括Q調(diào)制頻率、電火花功率、加工次數(shù)、路徑填充方式，記錄每一組加工參數(shù)。

進(jìn)一步的，將步驟2)中進(jìn)行表面裂紋源預(yù)制后的試件通過萬能工具顯微鏡對電火花成型標(biāo)刻外形尺寸進(jìn)行檢測，檢測完外形尺寸后將零件沿垂直于刻線長度方向的中間位置用線切割切斷，將切斷后的試樣鑲樣，腐蝕后在掃描電鏡上測量刻線深度和重熔層厚度。

進(jìn)一步的，通過檢測結(jié)果確定合適的電火花成型標(biāo)刻工藝參數(shù)，并采用合適的電火花成型標(biāo)刻工藝參數(shù)加工試樣表面裂紋源預(yù)制。

進(jìn)一步的，步驟3)中，對待加工試樣施加不同的交變循環(huán)載荷進(jìn)行疲勞裂紋預(yù)制，同時不間斷觀察疲勞裂紋尖端擴(kuò)展情況，并隨時監(jiān)測與測量裂紋長度，確定合適預(yù)制疲勞裂紋的試驗(yàn)載荷。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明一種金屬材料剩余循環(huán)壽命試樣表面裂紋的預(yù)制方法，采用首先通過電火花成型機(jī)進(jìn)行標(biāo)刻，進(jìn)行表面裂紋源預(yù)制，然后再將預(yù)制好表面裂紋源的待測試件通過試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行疲勞裂紋預(yù)制的方式進(jìn)行金屬材料剩余循環(huán)壽命試樣表面裂紋的預(yù)制，采用電火花刻線工藝，電火花刻線工藝標(biāo)刻后的線條尺寸精度高，一致性好，合適的交變循環(huán)載荷滿足了表面疲勞裂紋的尺寸要求，大大提高了試驗(yàn)的有效性，本流程整個試驗(yàn)流程操作簡單,方便快捷,易于掌握控制；整個試驗(yàn)過程不接觸化學(xué)藥品,無污染源。

附圖說明

圖1是電火花成型標(biāo)刻裂紋源橫截面圖。

圖2是預(yù)制的表面疲勞裂紋圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

一種金屬材料剩余循環(huán)壽命試樣表面裂紋的預(yù)制方法，具體包括以下步驟：

1)、首先將待加工試樣進(jìn)行定位；

2)、通過電火花成型機(jī)進(jìn)行標(biāo)刻，進(jìn)行表面裂紋源預(yù)制；

3)、將預(yù)制好表面裂紋源的待測試件通過試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行疲勞裂紋預(yù)制。

具體的，步驟1)中，保證待加工試樣裝夾過程中與夾具定位面緊密貼合。

步驟2)中，采用電火花成型機(jī)進(jìn)行標(biāo)刻，采用小功率電源、單次標(biāo)刻有限深度、多次加工的方式獲得所需要的深度尺寸，結(jié)果如圖1所示。

步驟2)中，具體的采用不同的電火花成型標(biāo)刻工藝參數(shù)的組合在試樣表面進(jìn)行加工,包括Q調(diào)制頻率、電火花功率、加工次數(shù)、路徑填充方式，記錄每一組加工參數(shù)。

然后將步驟2)中進(jìn)行表面裂紋源預(yù)制后的試件通過萬能工具顯微鏡對電火花成型標(biāo)刻外形尺寸進(jìn)行檢測，檢測完外形尺寸后將零件沿垂直于刻線長度方向的中間位置用線切割切斷，將切斷后的試樣鑲樣，腐蝕后在掃描電鏡上測量刻線深度和重熔層厚度。

通過檢測結(jié)果，確定合適的電火花成型標(biāo)刻工藝參數(shù)，并采用合適的電火花成型標(biāo)刻工藝參數(shù)加工試樣表面裂紋源預(yù)制。