[發明專利]一種用于風機主軸無損在線檢測布氏硬度的方法

在審

• 申請號: 202110303247.0
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113053471A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 王凡;張志偉;耿文遠;袁永健;周宏偉;叢琳琳;徐軍;趙國慶
• 申請（專利權）人: 內蒙金屬材料研究所
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00;G06F30/23;G01N3/40;G01N1/32;G01N1/28
• 代理公司: 包頭興順專利代理事務所(普通合伙) 15108
• 代理人: 郝荔蓁

1.一種用于風機主軸無損在線檢測布氏硬度的方法，其特征是：通過對布氏硬度法與里氏硬度法進行分析，以及擬合方法和擬合模型與工藝和參數之間的關系，構建基于真實組織演變的本構模型；再構建預測模型；最后通過有限元分析技術將上述模型嵌入到有限元系統中，得到不同工藝條件下的硬度分布規律。

2.根據權利要求1所述的用于風機主軸無損在線檢測布氏硬度的方法，其特征是：所述的分析是指：對硬度分布特征、變化規律進行分析。

3.根據權利要求1所述的用于風機主軸無損在線檢測布氏硬度的方法，其特征是：所述的真實組織演變的本構模型基于不同工藝的實施，包括：退火、正火和調質工藝。

4.根據權利要求1所述的用于風機主軸無損在線檢測布氏硬度的方法，其特征是：所述的預測模型是指：根據材料的布氏硬度與里氏硬度的關系，結合本構模型的表達式，得到材料在常溫下的置信區間，進而得到里氏硬度的方程。

5.根據權利要求1所述的用于風機主軸無損在線檢測布氏硬度的方法，其特征是：所述的嵌入是指基于有限元技術，利用假設檢驗驗證方程的顯著性，即得到假設檢驗值P大于0.05的回歸方程。

6.根據權利要求1所述的用于風機主軸無損在線檢測布氏硬度的方法，其特征是：實現所述方法的系統，包括：工藝實施處理單元、布氏硬度與里氏硬度試驗檢測單元、布氏硬度與里氏硬度建模單元以及驗證單元，其中：工藝實施處理單元輸出微觀組織變化規律并傳輸給布氏硬度與里氏硬度試驗檢測單元，布氏硬度與里氏硬度試驗檢測單元輸出硬度變化規律并傳輸給布氏硬度與里氏硬度建模單元，布氏硬度與里氏硬度建模單元輸出解析表達式并通過有限元技術傳輸給驗證單元，并與布氏硬度與里氏硬度試驗檢測單元的輸出結果進行對比。

7.根據權利要求1所述的用于風機主軸無損在線檢測布氏硬度的方法，其特征是：所述風機主軸的材料牌號為42CrMo4。

8.根據權利要求7所述的用于風機主軸無損在線檢測布氏硬度的方法，其特征是：具體操作包括以下步驟：

步驟一、將材料牌號為42CrMo4風機主軸材料進行切割制成試樣3組，分別對3組試樣進行退火處理、正火處理及調質處理；從這3組中各選取1塊進行切割、鑲嵌、拋光和腐蝕后制成金相試樣，置于光學顯微鏡下觀察試樣微觀組織形貌；

步驟二、在步驟一的基礎上，通過銑床、磨床分別對3組試樣進行表面加工，在布氏硬度機進行測試試驗得到布氏硬度數據；之后分別將3組試樣置于里氏硬度機上，在每個布氏硬度點附近以不影響檢測結果為前提進行里氏硬度測試試驗，每個布氏硬度點附近進行多個里氏硬度測試試驗，將其平均值作為1組里氏硬度有效值進行記錄，共得到與布氏硬度數據相對應的里氏硬度數據；

步驟三、在步驟二的基礎上，基于權值關系建立適用于材料牌號為42CrMo4風機主軸材料的本構模型，該模型包括模型擬合相關性，其表達式為：，其中r為模型擬合相關性，x_i為里氏硬度值，為里氏硬度值平均值，y_i為布氏硬度值，為布氏硬度值平均值。；

所述的權值關系包括：加權特性以及其權與單個點具有的偏離程度；

所述的建模過程具體如下：

①選擇數值擬合方法為最小二乘法；

②選擇擬合模型為一次函數，建立的模型為：y=a+bx，其中a，b均為常數，x為里氏硬度值，y為布氏硬度值；

③引入概率為95%的置信區間進行修正，得到置信區間的范圍，其表達式為：，將代入模型公式y=a+bx即可得到δ，其中為關于模型公式y=a+bx的預測值，δ為常數；

④根據本構模型表達式：y=a+bx，帶入置信區間和步驟二中的布氏硬度值與里氏硬度值，能夠得到多類微觀結構演化的42CrMo4風機主軸材料本構方程；

步驟四、基于有限元技術，采用假設檢驗對本構方程進行檢驗，假設檢驗表達式為：|t|t_α/2(n-2)，其中t為t檢驗方法統計量，n為實驗數量。