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盲孔法殘余應力測試廠

關于構件的殘余應力檢測（盲孔法檢測）

（1）應力概念

通常講，一個物體，在沒有外力和外力矩作用、溫度達到平衡、相變已經終止的條件下，其內部仍然存在并自身保持平衡的應力叫做內應力。

按照德國學者馬赫勞赫提出的分類方法，內應力分為三類：

第Ⅰ類內應力是存在于材料的較大區(qū)域（很多晶粒）內，并在整個物體各個截面保持平衡的內應力。當一個物體的第Ⅰ類內應力平衡和內力矩平衡被破壞時，物體會產生宏觀的尺寸變化。

第Ⅱ類內應力是存在于較小范圍（一個晶粒或晶粒內部的區(qū)域）的內應力。

第Ⅲ類內應力是存在于極小范圍（幾個原子間距）的內應力。

在工程上通常所說的殘余應力就是第Ⅰ類內應力。到目前為止，第Ⅰ類內應力的測量技術*為完善，它們對材料性能和構件質量的影響也研究得*為透徹。

除了這樣的分類方法以外，工程界也習慣于按產生殘余應力的工藝過程來歸類和命名，例如鑄造應力、焊接應力、熱處理應力、磨削應力、噴丸應力等等，而且一般指的都是第Ⅰ類內應力。

（2）應力作用

機械零部件和大型機械構件中的殘余應力對其疲勞強度、抗應力腐蝕能力、尺寸穩(wěn)定性和使用壽命有著*重要的影響。適當的、分布合理的殘余壓應力可能成為提高疲勞強度、提高抗應力腐蝕能力，從而延長零件和構件使用壽命的因素；而不適當的殘余應力則會降低疲勞強度，產生應力腐蝕，失去尺寸精度，甚至導致變形、開裂等早期失效事故。

（3）應力的產生

在機械制造中，各種工藝過程往往都會產生殘余應力。但是，如果從本質上講，產生殘余應力的原因可以歸結為：

1.不均勻的塑性變形；

2.不均勻的溫度變化；

3.不均勻的相變

（4）應力的調整

針對工件的具體服役條件，采取一定的工藝措施，消除或降低對其使用性能不利的殘余拉應力，有時還可以引入有益的殘余壓應力分布，這就是殘余應力的調整問題。

通常調整殘余應力的方法有：

①自然時效

把構件置于室外，經氣候、溫度的反復變化，在反復溫度應力作用下，使殘余應力松弛、尺寸精度獲得穩(wěn)定。一般認為，經過一年自然時效的工件，殘余應力僅下降2%～10%，但工件的松弛剛度得到了較大地提高，因而工件的尺寸穩(wěn)定性很好。但由于時效時間過長，一般不采用。

②熱時效

熱時效是傳統的時效方法，利用熱處理中的退火技術，將工件加熱到500～650℃進行較長時間的保溫后再緩慢冷卻至室溫。在熱作用下通過原子擴散及塑性變形使內應力消除。從理論上講采用熱時效，只要退火溫度和時間適宜，應力可以完全消除。但在實際生產中通常可以消除殘余應力的70～80%，但是它有工件材料表面氧化、硬度及機械性能下降等缺陷。

③振動時效

振動時效是使工件在激振器所施加的周期性外力作用下產生共振，松弛殘余應力，獲得尺寸精度穩(wěn)定性。也就是在機械的作用下，使構件產生局部的塑性變形，從而使殘余應力得到釋放，以達到降低和調整殘余應力的目的。其特點是處理時間短、適用范圍廣、能源消耗少、設備投資小，操作簡便，因此振動時效在70年代從發(fā)達國家引進后在國內被大力推廣。

④靜態(tài)過載法

靜態(tài)過載法是以靜力或靜力矩的形式，暫時加載于構件上，并在這種載荷下保持一段時間，從而使零件尺寸精度獲得穩(wěn)定的時效方法。用于焊接件時需要將載荷加大到使原來應力與附加應力之和接近于材料的屈服極限，才能消除殘余應力。靜態(tài)過載法的精度穩(wěn)定性效果，取決于附加應力的大小及應力下保持時間。

特別指出，靜態(tài)過載法處理后構件中仍然保持著相當大的殘余應力。
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ZS21B型應力檢測儀主要采用盲孔法進行各種材料和結構的殘余應力分析和研究，還可作為在靜力強度研究中測量結構及材料任意點變形的應力分析儀器。如果配用相應的傳感器，也可以測量力、壓力、扭矩、位移和溫度等物理量。

主要技術性能與指標：

1、 應變測量范圍：0~±32767με。

2、 分辨率：1με/字 。

3、 適用應變片阻止：120Ω±0.5 測量過程中數碼管直接顯示因應力釋放引起的三個方向應變值ε1、ε2、ε3和計算后的殘余應力值δ1、δ2及主應力方向角度值θ并可以在線打印即時和*終測量結果。

4、 基本誤差限：≤±（測量值0.1%+2）。

5、 穩(wěn)定性：檢測儀在預熱30分鐘后 a）零點漂移≤±5με（2小時內） b）讀數值變化：≤±（測量值0.1%+3）/h

c）溫度變化：溫度對零點漂移的變化≤±1με 溫度對讀數值的變化≤±0.02%F.S/℃ 。

6、 顯示方式為八位數碼管：FDDDDD.DD（其中5位整數位，2位小數位，F為符號位）。

7、 可以根據被測工件的材料隨意設置相應的釋放系數A、B值。

8、 本儀器配有一個RS485接口，配備相應的軟件可以將該儀器采集的數據在PC機內進行分析處理。
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