[發(fā)明專利]一種用于風(fēng)機主軸無損在線檢測布氏硬度的方法

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• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113053471A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 內(nèi)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(wù)所(普通合伙) 15108
• 代理人: 郝荔蓁

本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)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(shù)之間的關(guān)系，構(gòu)建基于真實組織演變的本構(gòu)模型；再構(gòu)建預(yù)測模型；最后通過有限元分析技術(shù)將上述模型嵌入到有限元系統(tǒng)中，得到不同工藝條件下的硬度分布規(guī)律。其優(yōu)點是：從整體上解決了現(xiàn)有技術(shù)無法對風(fēng)機主軸無損在線準(zhǔn)確檢測布氏硬度的技術(shù)問題，為實現(xiàn)對風(fēng)機主軸在役狀態(tài)精確評估、增強質(zhì)量工具對使用過程的精準(zhǔn)控制以及提高服役零件的疲勞壽命提供了依據(jù)。相比于現(xiàn)有檢測技術(shù)，本發(fā)明可大大降低人力物力成本，提高效率，同時填補風(fēng)機主軸里氏硬度無損在線檢測的空白。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)機主軸無損在線檢測布氏硬度的方法，特別是一種材料牌號為42CrMo4風(fēng)機主軸無損在線檢測布氏硬度的方法，屬于金屬材料硬度測試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

對于在役機組無論是火電、風(fēng)電，還是其他行業(yè)，若要期間檢查，首要方法就是采用非破壞性方法對其進行檢測，例如：硬度檢測、無損檢測以及現(xiàn)場金相檢測等。因為硬度與強度之間存在正比關(guān)系，工程上常被用來衡量性能的優(yōu)劣。現(xiàn)場檢測硬度的方法普遍均使用便攜式里氏硬度計，便攜式里氏硬度計的優(yōu)點就在于其體積小、重量輕、測試簡便、攜帶方便、檢測效率高、對試驗表面損傷輕微等，因此其在在役設(shè)備的現(xiàn)場檢測中得到了廣泛的應(yīng)用。

受現(xiàn)有技術(shù)的制約，現(xiàn)有檢測技術(shù)尚無法較為準(zhǔn)確的對材料牌號為42CrMo4風(fēng)機主軸的布氏硬度進行無損在線檢測。

雖然便攜式里氏硬度計在在役設(shè)備的現(xiàn)場檢測應(yīng)用廣泛，但是目前還沒有標(biāo)準(zhǔn)是采用里氏硬度值作為判定依據(jù)的。一般情況下，均是將里氏硬度值換算為布氏硬度值來進行判定，那么能否準(zhǔn)確地進行換算就十分重要了。現(xiàn)在里氏硬度與布氏硬度之間的轉(zhuǎn)換是依據(jù)GB/T 17394.4-2014《金屬材料里氏硬度試驗第４部分：硬度值換算表》中的表１獲得的，然而表１所適用的測試對象為“碳鋼、低合金鋼和鑄鋼”，嚴格來說，并不適用于風(fēng)機主軸；若按表１進行換算，勢必會造成偏差，不能反映所測部件的真實硬度情況。因此必須進行對比試驗，找出與其相符合的里氏硬度與布氏硬度換算關(guān)系，以填補風(fēng)機主軸材料里氏硬度測試標(biāo)準(zhǔn)的空白。

盡管GB/T 17394.4-2014《金屬材料里氏硬度試驗第１部分：試驗方法》中未曾提到有關(guān)對比試驗的要求，但由于GB/T 17394.4-1998《金屬里氏硬度試驗方法》對對比試驗有明確要求：“對于特定材料，欲將里氏硬度值較準(zhǔn)確地換算為其他硬度值，必須進行對比試驗以得到相應(yīng)的換算關(guān)系。”。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種用于風(fēng)機主軸無損在線檢測布氏硬度的方法，特別是材料牌號為42CrMo4風(fēng)機主軸無損在線檢測里氏硬度的方法，在闡明布氏硬度法（動態(tài)試驗法）與里氏硬度法（靜態(tài)試驗法），以及擬合方法和擬合模型與不同工藝和參數(shù)之間關(guān)系的基礎(chǔ)上，為對風(fēng)機主軸在役狀態(tài)精確評估和增強質(zhì)量工具對使用過程的精準(zhǔn)控制提供依據(jù)。

本發(fā)明的目的是由以下方式實現(xiàn)的：

一種用于風(fēng)機主軸無損在線檢測布氏硬度的方法，通過對布氏硬度法（動態(tài)試驗法）與里氏硬度法（靜態(tài)試驗法）進行分析，以及擬合方法和擬合模型與工藝和參數(shù)之間的關(guān)系，構(gòu)建基于真實組織演變的本構(gòu)模型；再構(gòu)建預(yù)測模型；最后通過有限元分析技術(shù)將上述模型嵌入到有限元系統(tǒng)中，得到不同工藝條件下的硬度分布規(guī)律。

所述的分析具體是指：對硬度分布特征、變化規(guī)律等進行分析。

所述的真實組織演變的本構(gòu)模型基于不同工藝的實施，包括：退火、正火和調(diào)質(zhì)工藝。

所述的預(yù)測模型是指：根據(jù)材料的布氏硬度與里氏硬度的關(guān)系，結(jié)合本構(gòu)模型的表達式，得到材料在常溫下的置信區(qū)間，進而得到里氏硬度的方程。

所述的嵌入具體是指基于有限元技術(shù)，利用假設(shè)檢驗驗證方程的顯著性，即得到假設(shè)檢驗值P大于0.05的回歸方程。