汽車零件在每一步加工過程中,都會不同程度地引入殘余應力或改變應力狀態。汽車零件關鍵部位的殘余應力的大小和狀態,直接影響該零件的服務壽命和工作性能的發揮。
X射線殘余應力測量技術作為一種無損、快速、理論嚴謹的測量手段,適合汽車生產中殘余應力的測量要求。
一、測量涉及的汽車材料及零件
涉及的零部件包括:
鋼板彈簧、齒輪、螺旋彈簧、輪轂軸、曲軸、連桿、氣門彈簧、扭桿、焊接件、半軸、缸體等經過冷熱加工處理或表面強化處理,對殘余應力有特殊要求的零部件。
測量位置及要求
涉及的材料:鐵、鋁、不銹鋼、銅等
根據零件受力部位或根據應力分布典型區域或重要區域來選擇測量點。表1中規定了幾種常用零件的應力測量點,其它零件則依據零件具體情況或圖紙規定來確定測量點。
二、測量涉及方法簡介
X射線殘余應力測量執行《GB/T 7704-2008 無損檢測、殘余應力測定方法》標準。
常規測量采用同傾法和側傾法。對于粗晶材料和具有擇優取向材料的測量采用ψ搖擺法、Ф搖擺法。
同傾法:測定方向平面與掃描平面相重合的測定方法。衍射幾何如下圖所示。
側傾法:測定方向平面與掃描平面相垂直的測定方法。側傾法的特點是測量方向與掃描平面垂直。
測量方向: ψ角擺動方向即為應力測量方向。
測量方法示意
同傾法示意圖
側傾法示意圖
即便采用先進的制造工藝,汽車零件中的殘余應力仍然是抗疲勞強度的決定性因素。殘余應力在降低制造成本、增強機械零件疲勞壽命上可以發揮重要的作用。殘余應力的產生跟包括熱處理工藝、噴丸工藝和輥軋壓力等密切相關。