射线衍射法在测量铝合金厚板表面残余应力中的应用

采用x射线衍射法测试了淬火与锯切后铝合金厚板表面残余应力的边缘效应,得到了厚板表面边缘区域残余应力的分布区间和一般规律。结果表明,淬火与锯切后厚板表面边缘应力分布趋势大体相同,但淬火工艺是一种剧烈的热量交换及快速冷却过程,边缘应力分布呈现奇异性;而锯切工艺是一种可忽略热量交换的慢速应力重构过程,应力分布较为均匀。另外,应力释放范围与板厚有关,且应力释放程度受改变初始应力分布状态的工艺、板尺寸及约束方式影响。

通过分析试件应力分布的均匀性,对裂纹柔度法和层削法测试结果的有效性进行了评价。结果表明:深层应力测试方法能有效描述应力分布均匀的试件内应力的真实分布;对于应力分布均匀性差的试件,测试结果反映的是综合应力,不能有效描述内应力的真实分布,内应力分布的准确描述需要结合有限元仿真、表面测试和深层应力测试进行综合评价。

根据弹性力学理论,针对铝板内部拉、压应力分布所产生的两种不同应变情况,推导出适应不同应变情况的改进剥层应变法.为验证该方法的准确性,通过有限元的方法对试件施加已知的初始内应力,运用生死单元技术模拟材料的去除,将得到的应变代入利用推导公式设计的vb数据处理系统中求出剥层深度应力.将求得的应力与初始已知的应力相比较,发现两者能很好地吻合,说明该方法可以用于预拉伸铝合金厚板内部残余应力的测量.

运用有限元法对7075铝合金厚板预拉伸过程进行了数值模拟,获得了预拉伸板内部的残余应力分布,研究了预拉伸量对残余应力演变的影响。采用裂纹柔度法对淬火板和预拉伸板(拉伸量分别为1.8%、2.2%和2.5%)进行了残余应力检测,计算得到了不同工艺下铝厚板内部的残余应力分布。结果表明:预拉伸能够大幅消减淬火残余应力,当拉伸量为2.2%左右时,残余应力减少至±20mpa,能够满足后续加工的要求。

利用msc.marc非线性有限元软件建立了一个淬火-预拉伸模型,并利用该模型对7075铝合金厚板进行了仿真研究。仿真结果表明,对于7075铝合金的最佳拉伸量为2.0%～2.5%,预拉伸后板内残余应力降低幅度可达90%以上,且残余应力分布形式由淬火态的"m"型演变为预拉伸后的"w"型;随着拉伸量的增加铝板内塑性变形合格的区域逐渐增加,可利用预拉伸中的等效应力分布状态确定锯切区。若提供适当的残余应力测试结果,利用有限元仿真模型可有效地揭示铝合金厚板淬火-预拉伸内部残余应力的演变规律。

运用marc有限元软件对厚板预拉伸过程进行模拟分析,获得厚板沿厚度纵、横两个方向应力分布。结合仿真和实验,阐述了拉伸过程中横向应力削减现象,同时,将横向与纵向应力削减效果进行分析,论述了厚板横向残余应力演变的机理。分析认为,高强度残余应力使材料处在高弹性势能状态,在外力触发下有利于破坏晶粒横向平衡,从而改变了晶粒间原有应力平衡状态,实现横向应力逐层削弱。

使用有限单元法对切割加工过程对于铝合金厚板残余应力分布造成的影响进行研究,利用大型商用非线性有限元软件msc.marc提供的单元生死技术建立7075铝合金厚板切割的有限元模型,对切割前、后铝合金厚板内应力的变化进行模拟,并进行实验验证。仿真和实验结果表明:切割产生的边缘处由于失去原有相邻的材料对其的拉伸或压缩作用,应力减小,应力变化随着与边缘距离的增加而减小;与边缘的距离超过板材厚度的部分应力变化很小,可以忽略;切割对表面应力的影响较大、对芯部应力影响较小;对与其方向垂直的应力影响较大,对与其方向平行的应力影响较小。

基于有限元软件msc.marc,对7075铝合金厚板淬火过程和预拉伸过程进行参数化模拟。以淬火残余应力作为初始条件读入预拉伸模型,利用生死单元技术,对预拉伸机夹具的夹紧和放松进行模拟,并对拉伸机理进行研究。研究结果表明:在拉伸过程中,表层金属应力由受压逐渐变为拉应力,而内层金属一直受拉应力作用,松开夹具后,铝合金厚板回弹,应变出现松弛,应力大大减小;随着拉伸量的增加,残余应力随之减小;而塑性变形随之增加;当拉伸量相同时,残余应力随铝合金板厚的增加而增加,为达到消除残余应力的最佳效果,预拉伸量需随板厚的增加而增加;在满足应力消除效果的前提下,拉伸量应取较小值。

对7075铝合金厚板进行固溶处理后,分别在不同的淬火水温下进行浸没淬火和喷淋淬火。运用x射线衍射法测试淬火板的表面残余应力,利用维氏硬度仪测试板表面显微硬度,研究淬火工艺及水温对铝合金厚板残余应力与力学性能的影响。结果表明:随淬火温度的升高,浸没淬火与喷淋淬火引入的表面残余压应力水平与表面显微硬度迅速下降,且在一定的温度下,前者比后者引入的残余应力水平大40%,而显微硬度仅大7%。

采用层削法对2a12铝合金淬火厚板在预拉伸前后的残余应力进行了测定,厚板的淬火采用阵列喷淋及水浴两种方式。结果表明:两种淬火方式在厚板内部都形成了"内拉外压"的典型分布规律;喷淋方式的淬火强度相对较低,只在厚板靠近表层的地方形成了较大的残余应力,内部靠近中面的位置残余应力水平接近于0;水浴方式淬火强度更大,在厚板整个厚度上形成了单调连续分布的残余应力;预拉伸使喷淋和水浴两种淬火板内的残余应力都大幅度消减;强度更高的淬火工艺加大了板内金属力学性能的不均匀性,减弱了残余应力消减的效果。

介绍了采用振动时效技术消减水电站钢岔管焊接残余应力,以及用x射线衍射法进行焊接残余应力测试来对振动时效效果进行定量评价。并举例说明x射线衍射测试焊接残余应力的应用情况。

7075合金厚板表面经常出现气泡,通过对宏观组织和显微组织进行分析,找到了其表面气泡产生原因,对现场生产中避免板材表面气泡有参考作用。

采用铣削法在7075铝合金退火板表面引入初始残余应力,研究了交变载荷加载状态下表面残余应力的演变规律,并基于包辛格效应和塑性变形理论讨论了交变载荷加载状态时残余应力松弛机理。结果表明:交变载荷对铝合金板表面残余应力松弛的影响主要取决于加载应力与残余应力的矢量叠加;交变载荷对残余应力松弛主要在第一个作用周期;当加载周期增大到一定程度后,交变载荷比单向载荷对残余应力的松弛效果更好。

运用裂纹柔度法检测了7075-t73、t7351、t7352铝合金板中的残余应力。试验发现:应变测量误差主要源自在试验后期试样重力的影响以局部温度变化的影响。在裂纹柔度法计算中引入权函数能有效的抑制测量误差,提高残余应力检测精度。用梁弯曲试验对裂纹柔度法试验结果作了验证,提出了权函数参数(t1,t2)的设置方法,试验结果与理论值取得良好一致。试验结果表明:铝合金板的预拉伸工艺可消除约90%的残余应力。压缩工艺可获得压缩的残余应力,对应力消除的效果最佳。

超宽铝合金厚板问世

铸造铝合金厚板是一种高技术、高附加值的产品,主要应用于工具和模具的生产。本文综述了国际上生产该产品的厂家、其产品特性及应用,以及国内有生产该产品潜力的铝加工企业。

applicationofnylonbrushrollerandnon-wovenrollerinthe aluminumplateandstripproduction hemei-qiong 1 ，liujing-an 1 ，zhangzhi-gui 2 ，liuhuang-ping 3 (1.southwestaluminum(group)co.，ltd.，chongqing401326;2.xianyangdatianmachineryco.，ltd.，xianyang712038； 3.galuminiumgroupco.，ltd.，guangzhou510550，china) abstract:characteristicsandclassificationofnylonbrushrollerandnon-

采用钻孔法对经不同拉伸量的60mm厚6061铝合金预拉伸板进行残余应力的测量,分析其现存残余应力大小与拉伸量的匹配关系。结果表明:对于60mm厚的6061预拉伸板经拉伸率1.9%左右的预拉伸后,其残余应力较低。

在美国和astm标准中将厚度大于0.25in(6.35mm)的铝合金板称为厚板,俄罗斯与欧洲将厚度大于6mm的板材称为厚板。在国外没有中板这一名称,只有厚板(plate)与薄板(sheet)之称。如果中国要引入中板

在假设无限小波叠加在各向同性变形弹性体基础上,推导了超声波法应力测量的理论基础声弹性方程,特殊条件下简化出临界折射纵波声弹性方程。建立了超声波法焊接残余应力测量系统,选用对应力敏感的临界折射纵波作为测量波形,对20mm厚x坡口双丝焊对接2219铝合金平板纵向残余应力场梯度进行了测量,获取了纵向残余应力场引起的声时差信号分布,用marc软件计算了铝合金残余应力场纵向应力的分布,与声时差信号的趋势进行了对比,趋势符合。为超声波法重建焊接残余应力场作了准备。

表面工程(铝合金表面着色)

变极性等离子弧焊是一种新型焊接方法,由于等离子弧对焊接工艺和规范参数的变化比较敏感,获得良好焊缝接头的合理规范参数范围窄、裕度小。本文通过工艺试验,探讨了变极性等离子弧焊16mm铝合金厚板的技术可行性,论述了其相对于传统弧焊工艺的优点。