全二维面探残余应力分析技术在喷丸领域应用新进展

发布日期：2019-12-08

引言

     众所周知，在金属零部件的疲劳失效中，80%以上的裂纹起始于零部件的表面，而且大多数情况下位于诸如加工过程产生的刀痕、划伤、组织损伤、夹杂物及其它表面缺陷造成的应力集中区域。疲劳对金属构件的表面状态非常敏感，由于表面缺陷造成的应力集中叠加在疲劳载荷上会大大加速裂纹的萌生，从而显著降低了各种金属零部件的疲劳寿命。简言之，金属构件的表面完整性决定了其疲劳性能，因此可以说，对表面强化有效改善金属零部件的表面力学性能从而进一步提高疲劳寿命，显得关重要。

    喷丸技术是一种公认的可以提高金属零部件表面力学性能的有效方法。所谓喷丸工艺，其过程就是大量具有高动能的弹丸持续向零件表面进行撞击。通过喷丸过程，可向金属构件的表层引入残余压应力，从而起到改善构件疲劳性能的目的。实践应用已证实，通过喷丸引入的残余压应力对金属构件表面疲劳裂纹的萌生及扩展能起到有效的抑制作用。理论分析表明喷丸强化产生的加工硬化层可以使流动应力升高，并可有效阻滞裂纹张开，抑制裂纹扩展以提高工件的疲劳寿命。 

新动态

    近期，来自日本SINTOKOGIO,LTD.公司（知名喷丸行业成套设备供应商）的Yuji Kobayashi博士分析了基于全二维面探技术的cosα残余应力分析方法，同时指出该方法无需移动X射线源位置，无需测角仪装置，因此设备外观上可以做的非常小。Yuji Kobayashi博士还在通过喷丸工艺制备的应力标样基础上，比较了sin2Ψ和cosα两种残余应力分析方法下所测得的残余应力测试数据，进一步验证了基于全二维面探技术的cosα残余应力分析方法测试结果的可靠性，相关结果已发表在杂志《The Shot Peener》上，详见：Summer 2019，Volume 33, Issue 3 | ISSN 1069-2010。文章中所采用的基于全二维面探技术的残余应力测试设备为日本Pulstec公司制造的型号为μ-X360s的新一代便携式X射线残余应力分析仪。该设备将全二维面探测器技术的产品设计和功能再次完善升级。相比于传统X射线残余应力测定仪，该设备具有更快速的测量时间（二维探测器一次性采集获取完整德拜环，单角度一次入射即可完成测量，全过程平均约60秒），更精确的测试结果（一次测量可获得500个数据点进行残余应力数据拟合，结果更精确），更便利的测试条件（测量精度高，无需冷却水，野外工作无需外部供电），以及更强大的测试功能（具备区域应力分布测量成像（Mapping）功能，晶粒大小、材料织构、残余奥氏体分析等功能），深受机械加工、民生基础建设、国防军工等领域广大同行的青睐。 

图文导读 

设备图片

 基于全二维面探测器技术获得的德拜环衍射图像

 Yuji Kobayashi博士用到的应力标样