《鋁及鋁合金厚板殘余應(yīng)力測(cè)試方法 切縫翹曲法》

1T/CNIAXXXX—202X鋁及鋁合金厚板殘余應(yīng)力測(cè)試方法切縫翹曲法本文件規(guī)定了測(cè)試切縫翹曲檢測(cè)鋁及鋁合金厚板殘余應(yīng)力的方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于基于切縫過(guò)程產(chǎn)生的翹曲變形有損檢測(cè)6.35mm~200mm厚度鋁及鋁合金板材從表面到內(nèi)部的殘余應(yīng)力。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T8005.1鋁及鋁合金術(shù)語(yǔ)第1部分：產(chǎn)品及加工處理工藝3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T8005.1界定的術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。4原理沿板材厚度方向等間距逐層切縫加工，逐層打破殘余應(yīng)力在板材厚度上的平衡，殘余應(yīng)力在切縫周圍區(qū)域釋放，引起板材產(chǎn)生翹曲變形，通過(guò)測(cè)試板材每層特征位置處的翹曲量增量，推算板材各層的殘余應(yīng)力。假設(shè)板材殘余應(yīng)力沿厚度中心對(duì)稱分布，通過(guò)測(cè)試一半厚度板材殘余應(yīng)力，從厚度中心點(diǎn)對(duì)稱出另一半厚度的殘余應(yīng)力值，得出板材全厚度殘余應(yīng)力分布結(jié)果。測(cè)試原理見(jiàn)圖1。T/CNIAXXXX—202X2圖1測(cè)試原理圖5儀器與設(shè)備5.1千/萬(wàn)分表千/萬(wàn)分表：精度為±0.01mm/±0.002mm。5.2線切割機(jī)線切割機(jī)：采用直徑不大于2mm的金屬絲作為線切割絲，優(yōu)先采用直徑0.18mm的鉬絲，加工精度應(yīng)不大于0.02mm。6試樣6.1采用鋸切或線切割的方式從板材上取縱向試樣和橫向試樣，取樣位置應(yīng)在板材寬度方向中心，試樣端部與預(yù)拉伸機(jī)夾持端邊緣距離不小于100mm、與板材寬度邊緣距離不小于100mm，見(jiàn)圖3。6.2試樣尺寸為200mm×100mm×全厚度。應(yīng)保留板材的上下原始表面，側(cè)面可銑平或保留鋸切、線切割表面。）；）；）；T/CNIAXXXX—202X圖2取樣位置示意圖7試驗(yàn)步驟警示——試驗(yàn)過(guò)程中有試樣放置不穩(wěn)造成手部和腳部砸傷風(fēng)險(xiǎn)。測(cè)試人員在操作過(guò)程中應(yīng)注意防范機(jī)械損傷。7.1試樣標(biāo)記為了便于確定千分表測(cè)試位置以及線切割絲切縫位置，可在試樣表面采用劃線進(jìn)行標(biāo)記，如圖3所示。圖3切縫位置標(biāo)記示意圖7.2試樣裝夾調(diào)整7.2.1線切割機(jī)床平臺(tái)保持水平，調(diào)整線切割絲，使得線切割絲垂直線切割機(jī)床平臺(tái)；7.2.2將試樣放置于線切割機(jī)床平臺(tái)，試樣板材表面與線切割機(jī)床平臺(tái)垂直，夾緊試樣；7.2.3水平調(diào)整線切割絲位置，使得線切割絲平行于板材表面并剛剛接觸表面，此時(shí)線切割絲位于板材長(zhǎng)度的1/2處，如圖4的標(biāo)引序號(hào)3；7.2.4調(diào)整千/萬(wàn)分表與試樣位置，使得千/萬(wàn)分表測(cè)試部位位于試樣長(zhǎng)度方向自由端一側(cè)中間部位，如圖4的標(biāo)引序號(hào)5；7.2.5調(diào)節(jié)千/萬(wàn)分表，使得千分表/萬(wàn)分表讀數(shù)位于量程的1/4-3/4之間。T/CNIAXXXX—202X4圖4測(cè)調(diào)裝夾示意圖7.3測(cè)試7.3.1清零千分表/萬(wàn)分表讀數(shù)。7.3.2啟動(dòng)線切割機(jī)，垂直板材進(jìn)行切縫，應(yīng)采用切削液或去離子水對(duì)試樣進(jìn)行冷卻。7.3.3切縫深度達(dá)到4mm后停止，待千分表/萬(wàn)分表讀數(shù)穩(wěn)定后，讀取千分表/萬(wàn)分表讀數(shù)，該值為該切縫深度的翹曲量hx1。千分表測(cè)量頭受到壓縮時(shí)翹曲量為正值；反之，翹曲量為負(fù)值（試樣變形方向示意見(jiàn)附錄A）。記錄此時(shí)線切割絲切縫深度x。L向和T向試樣的加工參數(shù)和道次切縫深度分配應(yīng)相同。7.3.4重復(fù)7.3.3，記錄試樣每次切縫加工后的翹曲量hx1，當(dāng)總切割深度達(dá)到板材厚度的1/2后，停止切割。表1給出了7050合金T7451板材（厚度為150mm）切縫過(guò)程中橫向殘余應(yīng)力釋放產(chǎn)生的翹曲變形示例。表17050合金T7451板材（厚度為150mm）翹曲量數(shù)據(jù)結(jié)果示例485T/CNIAXXXX—202X7.3.5退出線切割絲，取下切縫翹曲法全厚度殘余應(yīng)力測(cè)試儀，取下試樣，結(jié)束試驗(yàn)。8試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理第i道次殘余應(yīng)力σi按公式（1）計(jì)算，數(shù)值以兆帕（MPa）表示：σiE——楊氏彈性模量；s——板材厚度，單位為毫米（mmIi——第i道次未切割區(qū)域橫截面慣性矩；hi——第i道次切縫時(shí)翹曲量，單位為毫米（mmIi1——第i-1道次未切割區(qū)域橫截面慣性矩；l——翹曲量測(cè)試部位到切縫的距離，單位為毫米（mmIi1——第i-1道次未切割區(qū)域橫截面慣性矩。9結(jié)果表示分別將L向和T向所有切縫深度增量的殘余應(yīng)力值從厚度中心點(diǎn)對(duì)稱出另一半厚度的殘余應(yīng)力值，得出板材L向和T向全厚度殘余應(yīng)力分布結(jié)果。表2給出了7050合金T7451板材（厚度為150mm）橫向殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果。附錄B給出了鋁合金產(chǎn)品翹曲變形及殘余應(yīng)力分布圖典型示例。表27050合金T7451板材（厚度為150mm）殘余應(yīng)力測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果示例1428346T/CNIAXXXX—202X56789//////////////////7T/CNIAXXXX—202X10試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)報(bào)告至少應(yīng)包括以下信息：a)牌號(hào)、狀態(tài)；b)批次號(hào)；c)取樣方向；d)翹曲變形數(shù)據(jù)；e)殘余分應(yīng)力計(jì)算結(jié)果；f)殘余應(yīng)力在厚度上的分布圖。T/CNIAXXXX—202X8（資料性）試樣變形方向示意圖A.1試樣變形方向?yàn)檎蚴疽鈭D見(jiàn)圖A.1。圖A.1試樣變形方向?yàn)檎蚴疽鈭DA.2試樣變形方向?yàn)樨?fù)向示意圖見(jiàn)圖A.2。圖A.2試樣變形方向?yàn)樨?fù)向示意圖T/CNIAXXXX—202X（資料性）鋁合金產(chǎn)品翹曲變形及殘余應(yīng)力分布圖典型示例B.120mm厚度7050T7451鋁合金厚板-橫向圖B.120mm厚度7050T7451鋁合金厚板切縫翹曲量與試樣厚度位置關(guān)系曲線圖B.220mm厚度7050T7451鋁合金厚板殘余應(yīng)力與試樣厚度位置關(guān)系曲線圖B.320mm厚度7050T7451鋁合金厚板殘余應(yīng)力與試樣厚度位置關(guān)系曲線（對(duì)稱處理）T/CNIAXXXX—202XB.278mm厚度7050T7451鋁合金厚板-橫向圖B.478mm厚度7050T7451鋁合金厚板切縫翹曲量與試樣厚度位置關(guān)系曲線圖B.578mm厚度7050T7451鋁合金厚板殘余應(yīng)力與試樣厚度位置關(guān)系曲線圖B.678mm厚度7050T7451鋁合金厚板殘余應(yīng)力與試樣厚度位置關(guān)系曲線（對(duì)稱處理）T/CNIAXXXX—202XB.350mm厚度2024T7351鋁合金厚板-橫向圖B.750mm厚度2024T351鋁合金厚板切縫翹曲量與試樣厚度位置關(guān)系曲線圖B.850mm厚度2024T351鋁合金厚板殘余應(yīng)力與試樣厚度位置關(guān)系曲線圖B.950mm厚度2024T351鋁合金厚板殘余應(yīng)力與試樣厚度位置關(guān)系曲線（對(duì)稱處理）T/CNIAXXXX—202XB.460mm厚度2024T7351鋁合金厚板-橫向圖B.1060mm厚度2024T351鋁合金厚板切縫翹曲量與試樣厚度位置關(guān)系曲線圖B.1160mm厚度2024T351鋁合金厚板殘余應(yīng)力與試樣厚度位置關(guān)系曲線圖B.1260mm厚度2024T351鋁合金厚板殘余應(yīng)力與試樣厚度位置關(guān)系曲線（對(duì)稱處理）T/CNIAXXXX—202X（資料性）鋁合金產(chǎn)品切縫翹曲法測(cè)試結(jié)果重復(fù)性典型示例C.140mm厚度7050T7451鋁合金厚板圖C.140mm厚度7050T7451鋁合金厚板殘余應(yīng)力在厚度上的分布對(duì)比C.280mm厚度7050T7451鋁合金厚板圖C.280mm厚度7050T7451鋁合金厚板殘余應(yīng)力在厚度上的分布對(duì)比T/CNIAXXXX—202X（資料性）鋁合金產(chǎn)品切縫翹曲法與層削法殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果對(duì)比典型示例D.135mm厚度7050T7451鋁合金厚板圖D.135mm厚度7050T7451鋁合金厚板殘余應(yīng)力在厚度上的分布對(duì)比D.2102mm厚度7050T7451鋁合金