[發明專利]一種環形鍛件殘余應力分布均勻性評價方法

在審

• 申請號: 201911388410.7
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111024918A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 王建國;劉東;楊艷慧
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01N33/204
• 分類號: G01N33/204;G01L5/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王立普

本發明公開一種環形鍛件殘余應力分布均勻性評價方法，涉及環形鍛件技術領域，包括以下步驟：1)環鍛件成形及熱處理；2)環鍛件表面加工：對環鍛件表面進行粗加工；3)殘余應力測試；4)周向應力沿圓周方向均勻性評價；5)軸向應力沿圓周方向均勻性評價；6)徑向應力沿圓周方向均勻性評價；7)周向應力沿軸向均勻性評價；8)軸向應力沿軸向均勻性評價；9)周向應力沿徑向均勻性評價；10)徑向應力沿徑向均勻性評價。本發明對構件殘余應力進行等級劃分，基于此可明確殘余應力均勻性的控制范圍；進一步，可形成相關構件的產品評價標準。

技術領域

本發明涉及環形鍛件領域，特別是涉及一種環形鍛件殘余應力分布均勻性評價方法。

背景技術

工件在制造過程中，將受到來自各種工藝等因素的作用與影響；當這些因素消失之后，若構件所受到的上述作用與影響不能隨之而完全消失，仍有部分作用與影響殘留在構件內，則這種殘留的作用與影響，也稱殘余應力。

殘余應力是當物體沒有外部因素作用時，在物體內部保持平衡而存在的應力。凡是沒有外部作用，物體內部保持自相平衡的應力，稱為物體的固有應力，或稱為初應力，亦稱為內應力。

機械加工和強化工藝都能引起殘余應力，如冷拉、彎曲、切削加工、滾壓、噴丸、鑄造、鍛壓、焊接和金屬熱處理等，因不均勻塑性變形或相變都可能引起殘余應力。殘余應力一般是有害的，如零件在不適當的熱處理、焊接或切削加工后，殘余應力會引起零件發生翹曲或扭曲變形，甚至開裂，或經淬火、磨削后表面會出現裂紋。

殘余應力的存在有時不會立即表現為缺陷，而當零件在工作中因工作應力與殘余應力的疊加，使總應力超過強度極限時，便出現裂紋和斷裂。而且構件服役過程中，內部殘余應力與其他荷載引起的工作應力相互疊加，殘余應力將重新分布并引發構件二次變形。若構件內部殘余應力分布不均勻，將導致二次變形不均勻，環形構件橢圓度和端面平行度均會降低，結構的剛度和穩定性也會降低，更嚴重者影響裝備的使用壽命和效率。零件的殘余應力大部分都可通過適當的熱處理消除。

殘余應力有時也有有益的方面，它可以被控制用來提高零件的疲勞強度和耐磨性能。

因此，環形鍛件作為關鍵結構的承力部件，除了對殘余應力水平進行控制外，更需要對殘余應力的均勻性進行調控，以避免其在冷熱加工及后續服役過程中產生不均勻變形及其他缺陷，導致部件尺寸偏差甚至影響裝備的壽命和效率。但是，現在對于環形鍛件殘余應力分布均勻性沒有明確統一的評價方法，由此導致對于殘余應力均勻性的控制沒有明確的依據。

因此，亟需提供一種新的環形鍛件殘余應力分布均勻性評價方法，以解決現有技術中所存在的上述問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種環形鍛件殘余應力分布均勻性評價方法，以解決上述現有技術存在的問題，對構件殘余應力進行等級劃分，基于此可明確殘余應力均勻性的控制范圍；進一步，可形成相關構件的產品評價標準。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：本發明提供一種環形鍛件殘余應力分布均勻性評價方法，包括以下步驟：

1)環鍛件成形及熱處理：環鍛件經鐓粗、沖孔、預軋、終軋成形后，按照標準熱處理制度進行熱處理；

2)環鍛件表面加工：對環鍛件表面進行粗加工；

3)殘余應力測試：對環鍛件內外環面的周向和軸向、上下端面的周向和徑向分別進行殘余應力測試，圓周方向測試N點，環鍛件上下端面沿徑向測試3～5個圓周，內外環面沿軸向測試3～5個圓周；

4)周向應力沿圓周方向均勻性評價：

σ_τi為內外環面、上下端面同一圓周上測試點的周向應力；為內外環面、上下端面同一圓周上測試點的周向應力的均值；

5)軸向應力沿圓周方向均勻性評價：