合肥中科院殘餘應力檢測 振動時效

中國科學院參與了國際原子能組織耗資近百億歐元建設的國際熱核聚變試驗裝置，並承接了其中最重要的部件-窗口插件的製造。由於插件的材質與焊接工藝直接影響了窗口的尺寸穩定和運行可靠性，但是這種專用材質的鍛造工藝和焊接工藝都是未知的，所以，需要從模型開始試驗。

根據中國科學院合肥物質科學研究院(以下稱甲方)委托濟南国产a级毛片久久久久久精品科技有限公司(以下稱乙方) 對甲方的窗口插件整件模型和1/4件焊接模型進行殘餘應力分析及振動時效處理的試驗合同協議，濟南国产a级毛片久久久久久精品科技有限公司已於2011.12.14完成了合同協議規定的全部工作，現報告如下:

1、試驗對象：甲方窗口插件整件模型和1/4件焊接模型，材質為316L(N)-IG:彈性模量=192GPa，泊鬆比=0.3, 平均σs =271MPa,平均σb =584MPa。

2、試驗地點：安徽合肥中科院等離子體所研製中心。

3、試驗時間：2011.12.12-2011.12.14。

4、殘餘應力檢測方法：電測盲孔法。應變花采用BSF120-1.5CA-T。孔徑1.5mm，孔深1.8mm。采用乙方生產的ASMB2-32靜態應變采集係統。

5、振動時效工藝：采用乙方生產的SSIN100B振動時效設備、按國家標GB/T25713-2010進行時效工藝參數選擇並利用曲線觀測法快速判定振動時效的效果。

6、試驗過程

    6.1時效前對模型進行殘餘應力檢測：

        1/4件焊接模型的殘餘應力測點具體位置、編號見圖1,測試現場見圖2；窗口插件整件模型的測點具體位置、編號見圖3，測試現場見圖4。主應力見表格1，等效應力見表格2,焊縫殘餘應力統計值見表格3。

    6.2 對已檢測完殘餘應力的窗口插件整件模型和1/4件焊接模型進行振動時效：

        時效裝卡方式采用自由支撐方式（見圖5和圖6）。按GB/T25713-2010進行時效工藝參數選擇。

    6.3時效後殘餘應力檢測：

        對經過時效的1/4件焊接模型和窗口插件整件模型進行振動時效後的殘餘應力檢測，確定振動時效後的殘餘應力值。測點編號與振動時效前的相同，位置和振動時效前的相近。

7、全部試驗過程有甲方專門技術人員跟蹤、監督。

8、分析與結論：

    8.1窗口插件整件模型和1/4件焊接模型的殘餘應力數值較高，均超過了平均σs，極容易引起後續機加工或使用工況下的變形甚至開裂。若不做任何時效降應力處理，後續機加工將導致工件的較大變形。

    8.2 本次試驗時間較為緊張，沒有準備專用工裝。由於固有頻率較高，自由支撐方式振動時效工藝對降低窗口插件整件模型和1/4件焊接模型的殘餘應力的效果不明顯，振動時效後其幅值降低最多隻有20%。針對窗口插件整件模型和1/4件焊接模型，若要取得較滿意的振動時效效果，應考慮設計專門的工裝平台，把工件強迫固定在平台上，實現降頻的目的；或，設計專用懸臂安裝工作台，讓工件以懸臂方式裝在工作台上，達到降頻的目的。

    8.3 對於1:1的實際窗口插件整件，由於尺寸大了很多，應該能容易地直接激振起來；還可以邊焊接邊時效，這樣可以大幅降低焊接殘餘應力；也可以焊完一部分，直接時效一部分。

圖1：1/4件焊接模型的測點位置及編號

圖2：1/4件焊接模型的測試現場

圖3：窗口插件整件模型的殘餘應力測點位置及編號

圖4：窗口插件整件模型的殘餘應力測試現場

圖5  1/4件焊接模型的時效裝卡方式 

圖6  窗口插件整件焊接模型的時效裝卡方式

本文關鍵詞： 殘餘應力 振動時效