焊接参数对不锈钢件残余应力的影响

主要探讨焊接过程中脉冲参数与氮气含量对奥氏体不锈钢焊件残余应力的影响。试验选用304与310两种奥氏体不锈钢,焊接方法采用钨极惰性气体保护电弧焊,采用盲孔法测量不锈钢焊件残余应力值。试验结果表明,较高的脉冲频率、较小的脉冲间距、较高的振幅比及较高的持续时间比等脉冲参数均可降低奥氏体不锈钢焊件残余应力值。此外,少量添加氮气将会提高焊接热输入量,会造成不锈钢焊件残余应力值的增加。通过试验比对发现,在同一焊接参数条件下,310不锈钢比304不锈钢有较大的残余应力。     

基于磁致伸缩原理的应力检测方法

铁磁性材料的微观结构状态会随工作应力而发生改变,微观结构的改变会引起材料的磁致伸缩特性发生变化。设计了一种基于磁致伸缩机理的电磁超声换能器(EMAT)应力检测系统。利用磁致伸缩效应强烈依赖于材料的微观结构状态以及工作应力的特性,设计了一个悬臂梁实验装置,以应变片检测构件的应变作为参考值,分析磁致伸缩EMAT接受的SH波的幅值信号、静态磁场强度与应力的关系。选择A3钢试件,绘制不同应力情况下的超声信号幅值-磁感应强度关系曲线。实验结果表明,在不同的应力状态条件下,超声信号幅值-磁感应强度关系曲线的特征参数呈现单调变化。     

磁处理过程中磁致伸缩与残余应力关系的研究

提出通过测量磁处理过程中的磁致应变来反映磁场对残余应力作用规律的研究思路.通过TIG焊表面重熔和不同热处理规范加工初始应力水平不同的45钢试块,测量这些试块在相同低频间歇磁场作用下的磁致伸缩曲线,比较磁场作用前后残余应力的变化.试验结果表明,不同初始应力水平的试块在磁处理过程中表现出不同的磁致伸缩行为,而磁处理过程中磁致伸缩的相对变化与残余应力的相对变化具有良好的对应关系,通过磁致伸缩曲线可以判断出残余应力变化的大小及是否已趋于稳定.在试验现象的基础上,从能量微分方程建立的磁致伸缩应变量与应力水平间的对应关系,结果显示脉冲磁场作用下磁致伸缩幅值与主应力的乘积为常量,与试验值很吻合.     

304不锈钢薄壁焊管表面残余拉应力的测定及消除

利用X射线应力测定仪采用不同的条件分别测定了304不锈钢薄壁焊管的表面轴向和切向残余应力,并研究了950℃保温30min水冷热处理前后其表面残余应力的变化。结果表明:采用铬靶Kβ辐射、2mm准直管测得的残余应力数据稳定且绝对误差小;热处理前薄壁焊管表面存在较大的残余拉应力,且焊管表面切向残余应力大于轴向残余应力;热处理后,表面拉应力变为压应力。     

喷丸处理对AISI304钢焊缝在NaCl水溶液中应力腐蚀行为的影响

对AISI304不锈钢氩弧焊缝表面进行了喷丸处理,通过光学显微镜和扫描电镜对材料表面及断口的微观组织进行了观察,用X射线应力衍射仪测试了喷丸处理前后试样的残余应力,并进行了在NaCl水溶液中的应力腐蚀试验。结果表明:喷丸处理前,AISI304不锈钢焊缝在NaCl溶液中具有明显的应力腐蚀开裂敏感性,应力腐蚀裂纹断口表现为脆性断裂,属于穿晶型裂纹;喷丸处理后表面获得了组织细化的硬化层,残余压应力有极大提高,有效地降低了不锈钢焊缝的应力腐蚀开裂倾向。     

磁处理对低碳钢焊接残余应力作用规律的试验研究

采用正交试验设计的方法系统研究了磁处理对低碳钢焊接试样中残余应力分布的影响,应力测量选用小孔法在20钢焊接试样上进行,比较残余应力在处理前后的变化。试验中考虑三个因素,即磁场方向、磁场强度和处理时间对处理效果的影响。对残余应力的测量结果采用概率统计的方法进行检验,排除了试验误差的干扰,并从中抽取特征量进行正交试验的极差分析。试验和分析结果表明,磁场方向和处理时间是影响磁处理效果的关键因素,并可从中分析得到改变试样中应力分布的最佳处理条件。     

超声滚压三维残余应力场的有限元模拟

探讨一种研究超声滚压表层残余应力的数值方法。超声滚压过程是一个强烈的塑性变形过程,涉及到复杂的静态和动态冲击挤压。根据该加工技术的原理建立了有限元模型,评估了网格参数、定义了加载方式,并通过304不锈钢圆盘的超声滚压实验对有限元模型进行验证,在此基础上,模拟了超声滚压的加工过程,分析了残余应力分布特点以及各加工参数对其影响规律。结果表明:超声滚压后,材料表面产生了分布均匀的残余压应力,随着深度的增加,残余应力先后出现一次压应力峰值和较小的拉应力峰值最后降低为0。加工参数对残余应力的幅值和深度影响程度不同,静压力、覆盖率和加工次数影响较大,振幅影响较小。     

奥氏体不锈钢焊接残余应力的数值模拟与测定

奥氏体不锈钢因其低导热性和大膨胀系数,会导致较高的焊接残余应力。由于通常情况下奥氏体不锈钢不作焊后热处理,探究其焊接残余应力对设计制造及后续安全评定有着重要意义。使用有限元数值模拟、X射线衍射法、应力释放法三中方法针对奥氏体不锈钢焊接残余应力分布展开研究,并比较了三中方法的特点和适用情况,分析了实验值和模拟计算结果之间产生差异的原因,并认为304奥氏体不锈钢的最大焊接残余应力接近甚至超过材料的非比例延伸强度。     

无明显磁化铁磁试样在保载状态下的拉伸磁记忆特性

为了解无明显磁化铁磁材料的残余磁场强度变化规律,对平面铣削加工试样进行了单轴拉伸试验.结果表明,在弹性阶段,随着拉伸载荷的增加,残余磁场强度随之增加;在塑性变形的初始阶段,试样表面的残余磁场强度基本没有发生变化.当塑性变形较大时,试样表面各点处的残余磁场强度幅值波动很大,其均值几乎不再变化,标准差急剧增加.可以根据铁磁材料残余磁场强度标准差的变化情况,对其塑性变形程度进行评估.     

基于Libsvm的304不锈钢人工缺陷弱磁信号反演研究

针对304奥氏体不锈钢顺磁性材料,提出了将多类分类支持向量机Libsvm算法用于弱磁信号磁异常反演的研究.采用正交试验设计,制作4块304奥氏体不锈钢试块,共16组人工槽缺陷并使用弱磁检测对试块进行检测.对采集到的缺陷信号磁异常提取占宽、幅值、面积等特征值,使用Libsvm算法建立缺陷信号磁异常与缺陷之间的联系,并测试每组缺陷的反演结果.结果 表明:16组缺陷中有10组长度和宽度反演正确,有8组深度反演正确.缺陷长度、宽度、深度的反演精度较高,为弱磁信号磁异常反演研究、相关实验方法和设备开发等提供了参考依据.     

脉冲磁场处理对SKD11模具钢残余拉应力的影响机理分析

为了探究脉冲磁场处理对SKD11钢残余应力的影响机理,设计了单因素试验并得到了磁场强度、磁场频率、磁场方向以及磁处理时间等参数单独变化时试样残余拉应力的变化结果。同时从应力的本质入手,将磁处理过程划分为位错塞积开动和位错增殖两个阶段来分析,对试验现象做出了全面解释,推导出了在第一阶段中使位错塞积群克服点阵阻力所需的临界磁场强度Hp的公式,以及在第二阶段中使单个弗兰克-瑞德位错源增殖所需的临界磁场强度Hc的公式和使单个位错克服点阵阻力所需的临界磁场强度H'-p的公式。最后,以试验结果和理论推导为依据,建立了脉冲磁场处理在冲压模具的应用中需要遵循的原则。     

基于力磁耦合型的管道电磁应力检测解析模型研究

针对管道应力检测和定量化研究,提出一种基于电磁检测原理的管道应力检测方法。本文以J-A模型为基础,采用分子电流理论建立了管道力磁耦合模型,结合非磁滞条件下铁磁材料磁化曲线,利用管道力磁耦合模型解析计算了磁化方向上外磁场和应力对管壁表面磁场的影响规律,并进行了系统性实验研究。研究结果表明,随应力强度的增加,磁化方向上管道电磁应力检测信号呈现先增大后减小的变化趋势(变化方向翻转),翻转点前后均呈线性关系,但磁场信号变化速率改变,磁力学敏感度发生变化;随着外磁场的增加,在磁化曲线处于磁饱和(磁场强度大于20 KA/m)时,应力对铁磁材料磁化强度影响较小,磁场强度约为5 000 A/m时,应力对磁化强度影响较为显著。     

等离子喷焊热残余应力磁信号仿真

金属磁记忆检测作为一种新型无损检测方式,在热残余应力检测方面有良好的应用潜质。以传热学、电磁学、热弹塑性有限元分析法及力-磁效应为理论基础,采用ANSYS分析软件建立"热-力-磁"耦合模型,利用该耦合模型得到熔覆层附近基体材料的热残余应力分布以及其相应磁信号。结果表明热残余应力与其磁信号都主要集中在温度梯度变化较大的熔覆层附近,距离熔覆层越近数值越大,并且磁信号的方向随应力性质变化。此外增大热源输入会增大磁信号的数值但并不影响其分布规律。仿真结果符合热残余应力形成机理以及力-磁效应原理。通过相同工艺参数下的试验验证,发现仿真磁信号与实测磁信号的变化规律基本相同,证明上述分析与实际情况基本吻合。研究结果为磁记忆技术在热残余应力检测的深入研究提供了借鉴意义与参考价值。     

磁脉冲改变残余应力方法中磁致振动所起作用

通过磁场改变材料的力学性能是一种新型处理材料的方式,其中公认的益处是通过磁处理可以减少材料的残余应力。通过测量发现,由于磁致振动所引起的应力应变状态始终处于弹性范围内变化,由此推断磁致振动难以成为应力大幅度变化的主要因素。又通过研究相应磁致振动所引起的残余应力变化规律,发现磁致振动的振幅与残余应力下降之间并不存在简单的单调对应关系,进一步支持了在磁致振动以外应有更为主要的决定因素影响残余应力变化的推论。     

磁致伸缩导波传感器换能效率估计方法

偏置磁场与磁致伸缩纵向导波传感器换能效率密切相关,为了解决磁致伸缩纵向导波检测中缺少传感器换能效率估计手段的问题,提出了一种估计永磁式磁致伸缩纵向导波传感器换能效率的方法。首先,从磁致伸缩导波能量转换的角度出发,建立了截面区域偏置磁场强度与导波接收信号幅值间的关系;其次,根据磁致伸缩纵向导波偏置磁场的作用机理,针对管道内磁场不均匀现象,提出了磁致伸缩纵向导波传感器换能效率的评估方法;然后,通过有限元仿真及实验对通过管道表面空气中的磁场强度表征管道内偏置磁场的可行性进行了验证;最后,通过实验确定了方法的有效性。该方法通过测量管道外表面空气中周向多个位置的轴向磁场强度表征管道截面内偏置磁场强度,利用偏置磁场强度与导波通过信号幅值关系曲线得到不同区域单元振动对导波信号的能量贡献计算得到加权幅值,并以此幅值为依据估计传感器的换能效率。实现了对磁致伸缩导波传感器换能效率的估计,为仪器智能化研究提供了基础。     

残余拉应力对304不锈钢电化学腐蚀行为的影响

将304不锈钢制成U型弯曲试样并卸载,对卸载后拉伸面的残余应力进行了测试,研究了不同曲率半径(即不同残余拉应力)弯曲试样拉伸面在稀硫酸溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明:卸载后U型弯曲试样拉伸面的残余应力为拉应力,残余应力值随曲率半径的减小而增大;随着残余拉应力的增大,试样的致钝电流密度逐渐增大,维钝电流密度也随之增大,钝化膜的修复能力减弱,抗孔蚀能力变差;残余拉应力越大,位错密度越高,腐蚀电流也越大。     

304L奥氏体不锈钢的焊接残余应力热处理去除试验研究

对某低温压力容器用304L钢,焊后去应力退火后焊接组织与性能的影响进行了试验。结果表明,该低温压力容器焊接接头残余应力去除的最佳热处理温度取570℃较为适宜,在该热处理温度下,焊缝金属组织结构基本无变化,焊缝冲击韧度仍维持较高值,并且热处理后焊缝心部的应力得到较充分的释放,残余应力消除约40%。     

基于深冷处理的金属材料残余应力消除试验研究

在精密薄壁零件加工过程中,残余应力是影响零件加工精度的重要因素,如何消除残余应力成为研究人员不懈的研究方向。以深冷处理去应力为基础,去应力退火作为对照,以常用铝合金2A12、7A04以及沉淀硬化不锈钢05Cr15Ni5Cu4Nb为研究材料进行试验研究。通过制备试验样件,应用X射线衍射法分别测定残余应力值,得到如下结果:相比未处理状态,深冷处理的效果优于去应力退火效果;比较每种材料的多个试样可以发现,去应力退火对材料残余应力的影响不均衡,而深冷处理对每种材料样件的效果基本保持一致。试验后对去应力退火难以奏效的7A04材料的薄壁零件进行了深冷处理验证试验,结果显示,应力状态由拉应力转为压应力,其绝对值最高达到89%,有效解决了该零件的精度超差问题。     

螺栓轴向应力的非线性超声检测技术研究

在工作过程中,螺栓常受到轴向应力的作用,作为最常见的紧固件之一,螺栓的服役质量对于安全生产至关重要。非线性超声技术对材料内部微结构的变化敏感,在检测螺栓轴向应力方面有极大的潜力。根据超声波在各向同性材料内部的传播规律,分析了非线性系数与基波幅值以及高次谐波幅值之间的关系,搭建了非线性超声检测系统。以45钢和304不锈钢材质的螺栓为研究对象,对不同轴向应力下的螺栓进行非线性超声检测,得到非线性系数与螺栓轴向应力之间的关系曲线。结果表明,螺栓的超声非线性系数随轴向应力的增大而单调增加,当轴向应力超过一定值时,非线性系数显著增大,说明非线性系数对应力变化敏感,可以用来表征螺栓的轴向应力。通过对相对非线性系数进行归一化和多项式拟合,得到螺栓轴向应力与归一化相对非线性系数之间的函数关系,然后采用非线性超声和线性体波检测两种方法对电子拉伸试验机施加的螺栓轴向应力进行检测验证试验,200 MPa以上的轴向应力采用非线性超声检测误差在6%以下,明显优于线性超声体波检测,研究结果为服役状况下螺栓的轴向应力检测提供了有效支撑。     

脉冲磁处理对离合器活塞环中残余应力的影响

为了研究磁处理在实际生产中的应用,进行了关于中频脉冲交变磁场去除某厂生产的离合器活塞环零件内部残余应力的实验,并对其作用机理进行了分析。在实验中,将离合器活塞环放入与该零件外形相匹配的环形交变磁场中进行磁处理,通过比较零件平面度的变化来判断残余应力是否降低。基于离合器活塞环的平面度均发生变化的实验结果,得出中频脉冲磁处理可以降低零件残余应力的结论。