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专利号: 2016102010420
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种可修正晶粒度差异影响的超声波残余应力测试方法,其步骤如下:

A、准备晶粒度测试样

A1、平行材料轧制或挤压方向切取拉伸样n组,记为N1组,N2组…Nn-1组,Nn组,每组拉伸样包括相同拉伸样ra根;

A2、对N1组拉伸样不做任何处理,对N2-Nn组拉伸样进行不同条件热处理、同一组中的拉伸样热处理条件相同,具体的热处理条件是:N2组拉伸样在温度Ta℃保温ha小时,N3组拉伸样在温度Ta℃保温ha+Δha小时……Nn-1组拉伸样在温度Ta℃保温ha+Δha(n-1-2)小时,Nn组拉伸样在温度Ta℃保温ha+Δha(n-2)小时,即得到N1-Nn组晶粒度测试样,其中Δha为相邻两组拉伸样保温时间相差的小时数;N2-Nn组晶粒度测试样经过热处理,可认为是零应力状态;

A3、对N1-Nn组晶粒度测试样进行金相处理,通过显微镜或电子背散射衍射计算出经过金相处理的N1-Nn组各组中所有晶粒度测试样的晶粒度,并分别取N1-Nn组各组中所有晶粒度测试样的晶粒度平均值,分别记为U1,U2,U3……Un-1,Un;

B、建立晶粒度与纵波信号衰减度的关系数据库

B1、使用纵波平探头对N1-Nn组各组中所有晶粒度测试样分别进行衰减度测试,计算出N1-Nn组各组中所有晶粒度测试样的纵波信号衰减度平均值,分别记为M1,M2,M3……Mn-1,Mn;

B2、根据N2-Nn组各组晶粒度测试样的纵波信号的衰减度平均值(M2,M3……Mn-1,Mn),与N2-Nn组各组晶粒度测试样的晶粒度平均值(U2,U3……Un-1,Un),利用最小二乘法建立晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库,U=f(M);将N1组所有晶粒度测试样的纵波信号衰减度平均值M1带入U=f(M),算出N1组晶粒度测试样的晶粒度计算值U1’;将N1组晶粒度测试样的晶粒度计算值U1’与A3得到的N1组所有晶粒度测试样的晶粒度平均值U1进行对比,如果误差在δ1%以内,符合要求,所建立的晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库U=f(M)有效;

如果误差大于δ1%,重新按照A1-A3准备晶粒度测试样品,并按照B1-B2建立晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库,直到满足误差要求;

C、建立晶粒度与临界折射纵波在零应力样中传播时间的关系数据库

C1、分别对N1-Nn组各组中所有晶粒度测试样进行临界折射纵波速度采集,得到临界折射纵波在N1-Nn组各组晶粒度测试样的平均传播速度,记为V10,V20,V30……V(n-1)0,Vn0,并根据超声波收发换能器间的距离L,计算出临界折射纵波在N1-Nn组各组晶粒度测试样的平均传播时间,即为临界折射纵波在不同晶粒尺寸的零应力晶粒度测试样中的平均传播时间,记为T10,T20,T30……T(n-1)0,Tn0;

C2、根据临界折射纵波在N2-Nn组各组晶粒度测试样的平均传播时间(T20,T30……T(n-1)0,Tn0),与N2-Nn组各组晶粒度测试样的晶粒度平均值(U2,U3……Un-1,Un),利用最小二乘法建立晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间t0的关系数据库, 将N1组所有晶粒度测试样的晶粒度平均值U1带入 算出临界折射纵波在N1组晶粒度测试样的传播时间计算值T10’;将临界折射纵波在N1组晶粒度测试样的传播时间计算值T10’与临界折射纵波在N1组晶粒度测试样的实际平均传播时间T10进行对比,如果误差在δ2%以内,符合要求,所建立的晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间t0的关系数据库有效;如果误差大于δ2%,重新按照A1-A3准备晶粒度测试样品,并按照C1-C2建立晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间t0的关系数据库,直到满足误差要求;

D、建立晶粒度与声弹性系数的关系数据库

D1、分别对N1-Nn组各组中所有晶粒度测试样进行声弹性系数拉伸标定,得到N1-Nn组各组晶粒度测试样的平均声弹性系数,记为K1,K2,K3……Kn-1,Kn;

D2、根据N2-Nn组各组晶粒度测试样的平均声弹性系数(K2,K3……Kn-1,Kn),与N2-Nn组各组晶粒度测试样的晶粒度平均值(U2,U3……Un-1,Un),利用最小二乘法建立晶粒度U与声弹性系数k的关系数据库,k=α(U),将N1组所有晶粒度测试样的晶粒度平均值U1带入k=α(U),算出N1组晶粒度测试样的声弹性系数计算值K1’,将N1组晶粒度测试样的声弹性系数计算值K1’与N1组晶粒度测试样的实际平均声弹性系数K1进行对比,如果误差在δ3%以内,符合要求,所建立的晶粒度U与声弹性系数k的关系数据库k=α(U)有效;如果误差大于δ3%,重新按照A1-A3准备晶粒度测试样品,并按照D1-D2建立晶粒度U与声弹性系数k的关系数据库,直到满足误差要求;

E、测试待测焊件焊接接头的焊接残余应力

E1、布置待测焊件的超声波残余应力测试区域,所述测试区域包括焊缝区域、热影响区域和母材区域;

E2、使用纵波平探头对待测焊件的测试区域进行衰减度测试,计算出测试区域的纵波信号衰减度,记为Mc;

E3、调用B步建立的晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库,U=f(M),计算出测试区域的晶粒度计算值Uc,Uc=f(Mc);

E4、调用C步建立的晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间t0的关系数据库,计算出测试区域的临界折射纵波在零应力拉伸样中传播时间tc0,E5、调用D步建立的晶粒度U与声弹性系数k的关系数据库,k=α(U),计算出测试区域的声弹性系数kc,kc=α(Uc)E6、采集待测焊件的测试区域的临界折射纵波速度vc,并根据超声波收发换能器间的距离L,得到临界折射纵波在测试区域的传播时间tc=L/vc;

E7、根据E4步得到的测试区域的临界折射纵波在零应力拉伸样中传播时间tc0、E5步得到的测试区域的声弹性系数kc和E6步得到的临界折射纵波在测试区域的传播时间tc,计算待测焊件测试区域的焊接残余应力σc:

2.根据权利要求1所述的一种可修正晶粒度差异影响的超声波残余应力测试方法,其特征在于:所述步骤A1中平行材料轧制或挤压方向切取拉伸样n组的组数n不小于4。

3.根据权利要求1所述的一种可修正晶粒度差异影响的超声波残余应力测试方法,其特征在于:所述步骤A1中平行材料轧制或挤压方向切取拉伸样n组,每组拉伸样包括的拉伸样根数ra不小于3。

4.根据权利要求1所述的一种可修正晶粒度差异影响的超声波残余应力测试方法,其特征在于:所述步骤A2中对N2-Nn组拉伸样进行不同条件热处理,N2组拉伸样在温度Ta℃保温ha小时中的保温温度Ta℃为所测试拉伸样材料的晶粒长大温度。

5.根据权利要求1所述的一种可修正晶粒度差异影响的超声波残余应力测试方法,其特征在于:所述步骤A2中对N2-Nn组拉伸样进行不同条件热处理,N2组拉伸样在温度Ta℃保温ha小时中的保温时间ha小时的保温小时数ha为能够保证N2组拉伸样得到均匀晶粒度所需的时间。

6.根据权利要求1所述的一种可修正晶粒度差异影响的超声波残余应力测试方法,其特征在于:所述步骤A2中相邻两组拉伸样保温时间相差的小时数Δha为能够保证相邻两组拉伸样间存在10-30%的晶粒度差异的时间。

7.根据权利要求1所述的一种可修正晶粒度差异影响的超声波残余应力测试方法,其特征在于:所述步骤B2中验证晶粒度U与纵波信号衰减度M的关系数据库U=f(M)是否有效设置的误差值δ1%为5-10%。

8.根据权利要求1所述的一种可修正晶粒度差异影响的超声波残余应力测试方法,其特征在于:所述步骤C2中验证晶粒度U与临界折射纵波在零应力样中传播时间t0的关系数据库 是否有效设置的误差值δ2%为5-10%。

9.根据权利要求1所述的一种可修正晶粒度差异影响的超声波残余应力测试方法,其特征在于:所述步骤D2中验证晶粒度U与声弹性系数k的关系数据库k=α(U)是否有效设置的误差值δ3%为5-15%。