焊接残余应力磁弹性法测试研究2

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1、焊接残余应力磁弹性法测试研究摘要：以巴克豪森噪声(BN)为原理，采用频率20〜70kHz,测试深度为0.07mm的STRESS-CAN500C磁弹性应力仪，测量了焊后以及焊后热处理的残余应力(包括焊缝区、熔合区、热影响区)，研究了残余应力的形成、不同区域的分布。结果表明：平行于焊缝的残余应力大于垂直焊缝的残余应力；丁字焊接区产生应力极大值。选择550°CX3h作为焊后热处理的工艺，其残余应力是屈服强度的20%。关键词：磁弹性法焊接残余应力焊后热处理WeldingResidualStressTestingResearchbyMagneto-ElasticMethodZhangZhen-gu

2、o1,LiuHong-kai2,ShiJun-mei3(1.CollegeofM.&C.,ZhongyuanUniversityofTechnology;2.ZhengzhouTextileMachineryCo.,Lld;Zhengzhou450007,P.R.China;3.HuangheMagnesiumAlloyCo.,Ltd:Jiaozuo45410(XP.R.China)ABSTRACT：BasedonBarkhausenNoise(BN),theweldingandpost-weldingheattreatmentresidualstresses(includeweldin

3、gmetalzone,fusionzone,heataffectzone)weremeasuredbyusingmagneto-elasticmethodwith20〜70kHzfrequency&0.07mmdepth.Theresultsshow:Theresidualtensilestressesarehigherinthelongitudinalweldingzonethaninthehorizontai.TheraremaxresidualstressinT-shapweldingzone.Thestressesatpost-weldingheattreatment(550°C

4、X3h)isonly20%ofyieldingintension.KEYWORDS:magento-elasticmethod;weldingresidualstresses;post-weldingheattreatment1、引言焊接件由于焊接的热过程产生了残余应力2】，由于焊接方法等条件的不同，应力值存在的范围很宽，严重时可达到或超过材料的屈服强度。在焊接件失效事故中，有的是由于残余应力过大而导致材料开裂，因而测定残余应力值的大小对焊接件的安全运行具有十分重要的意义。焊接区域包括焊缝区、熔合区、热影响区，三个区域的残余应力产生的机制和大小均有不同。另外，焊接结构中的环焊、纵焊、丁字

5、焊较多，对焊接残余应力的贡献各有不同。目前对于残余应力的测试，多釆用X射线法或盲孔法叫且大多在模拟试样上进行。X射线法需要专用设备，难以进行现场检测；盲孔法由于对产品的破坏很小，可以在很多成品上测试,但它对产品的破坏，在一定程度上限制了它的应用。因此两种方法均存在一定的缺点，需要开发新的焊接加工过程中与使用过程中的在线检测方法。木文利用铁磁材料的Barkhausen效应检测焊接残余应力，并对焊后热处理残余应力进行了研究。2、试验方法及内容2.1原理及装置对于铁磁材料，它包含着许许多多的电子自旋磁矩同向排列的小磁畴，每一个磁畴都有一个特定的自发磁化方向，相邻磁畴之间为畴壁。在外加交变磁场的

6、作用下，铁磁材料被磁化，在磁化过程中畴壁出现不可逆的跳动式移动，从而在检测线圈中产牛一个电脉冲信号，当被磁化区所有的磁畴壁移动引起的一系列电脉冲信号叠加到一起时就产牛一个类似噪声的信号，这种电脉冲信号是由德国物理学家Barkhausen教授发现的，因而被称为巴克豪森噪声（BarkhausenNoise）⑷，简称BNo巴克豪森噪声强度（称为MP）与材料内部的应力大小有对应关系，通过测量材料中巴克豪森噪声强度（MP）的变化可以得出材料内部的应力。以巴克豪森噪声（BN）为基础测量表面残余应力的方法称为磁弹性法，它是一种新型的无损检测方法，具有方便、快速和准确的特点2T,其测试残余应力的方法是，

7、在工件上置放磁弹性仪，仪器中的探测线圈检测出在磁弹性仪的交变磁场作用下铁磁材料产生的巴克豪森噪声，从而间接测出构件的表面残余应力。当存在拉应力（包括残余拉应力）时，平行于拉应力方向的磁畴将增加，因而巴克豪森噪声幅度值增高，磁弹性仪的输出电量MP值增高；反之存在残余压应力时，则HP值将减小。仪器采用芬兰产的STRESS-CAN500C磁弹性应力仪，测试拟选用的分析频率范围为20〜70kHz,对应的测试深度为0.07mm。2.2试验材料