X射线衍射残余应力测试方法及应用

介绍了X射线衍射仪测定材料残余应力的原理、测定参数的选择依据,并以7055铝合金为试验对象,进行了不同热处理机制的材料残余应力的测定。试验结果表明:X射线衍射仪测定7055铝合金的参数为管电压28.5 kV、管电流9 mA、扫描步距0.05。、计数时间20 s、4ψ角、铬靶(311)晶面、准直管直径φ4 mm;通过X射线衍射仪测得7055铝合金热处理之前的残余应力值为207MPa,为压应力,经A和B热处理机制处理之后的残余应力分别为62 MPa和33 MPa,均为压应力,两种热处理机制均能有效降低材料加工残余应力,且B热处理机制略优于A。X射线衍射方法测定材料残余应力为材料热处理机制提供了一定的理论依据。     

振动时效在消除铸铝合金框架变形中的应用

铸铝合金异型件在加工过程中的变形问题广泛存在,而残余应力是引起变形的关键因素。本文从框架类产品的设计结构入手,分析残余应力与产品变形间的关系,结合振动时效工艺机理,重点详述了利用振动时效消除铸铝合金框架类产品变形工艺。试验表明,振动时效可显著消除铸铝合金框架件变形。     

铝合金联装架焊接残余应力和变形数值模拟

基于SYSWELD有限元分析软件,以某新型战术型号铝合金联装架为产品对象,选取支撑框配对组件、弹位组件和立方体组件为典型结构件进行焊接残余应力和变形数值模拟,以期表征铝合金联装架焊接过程的残余应力分布和变形趋势。结果表明:焊缝及其附近热影响区的Von-Mises应力较高,甚至超过了5A06铝合金材料的常温屈服强度;支撑框组件焊后最大变形出现于长矩形管中央,约为6.44 mm;弹位组件的焊接变形整体表现为凹向三维结构内腔,焊接变形也多集中在长矩形管上,最大变形约为5.21 mm。另外,采用对称分散焊过程产生的焊接变形量小于逐条焊缝焊接过程,但焊接残余应力趋势则相反。     

LY12冷热加工的残余应力及其消除

铝合金板材在刨削加工过程中产生的应变足以使加工零件报废。这种应变是加工前和加工中引入的残余应力引起的.减少残余应力的有效措施是减小加工的切削深度,消除加工前由于各种原因残留在板材中的残余应力,特别是淬火后的。高温时效、振动、周期拉伸等都是行之有效的消除残余应力的手段。通过选择使用这些方法,可以使残余应力消除20～90％。     

铝合金的淬火工艺和残余淬火应力

高强度铝合金(LY12R)在不同热处理条件下于各种介质中进行淬炎试验后,用X射线法测定在各种情况下的残余淬火应力,比较和分析了各种淬火条件下的应力及形成机理,并综合其它数据证明在液氮中淬火能减小试件的残余应力,减小变形量,从而提高材料 尺寸的稳定性。     

金属模板对复合材料层板固化过程中残余应力的影响

采用商业软件对带有铝板的复合材料层板固化全过程残余应力进行数值模拟计算。在固化瞬态温度场模拟中，采用有限差分法考虑固化动力学模型和热一化学模型强耦合的关系。在残余应力数值模拟中，化学收缩引起的应变在每一计算步以初始应变施加在复合材料结构上。基于以上技术，对带有铝合金的复合材料层板的固化全过程残余应力的进行分析，并分析了金属模板在分析中的作用。结果表明：金属模板改变了两种材料残余应力最大值的时刻；由于金属模板约束作用使带有铝板的复合材料层板在固化过程中承受更大的残余应力。     

逐点挤压对焊接接头力学性能的影响

147铝合金焊接接头,经过逐点挤压矫形,翘曲变形大为减少,内应力分布得到改善,接头处残余应力由拉应力转为压应力。矫形后得到一定的强化,σ_b有所提高,σ稍有下降,但仍能满足产品结构使用要求。     

等参化FVDAM在复合材料湿热应力分析中的应用

在等参化有限元体积直接平均法（FVDAM）中引入等效湿胀系数,建立了复合材料湿热耦合的细观应力场分析模型。计算了湿热环境中不同纤维体积含量和湿含量复合材料的细观应力场。结果表明：湿热环境中复合材料界面径向应力最大值发生于纤维密集区的相邻纤维间的界面处,最小值出现在基体富区;初始吸湿对热残余应力有释放作用,最终吸湿的影响将超过热残余应力,界面应力状态也随之改变。计算所得细观应力场与有限元（FEM）法有较好的一致性。     

2A12-T4铝合金零件去应力处理工艺研究

针对2A12-T4铝合金薄板类零件在加工过程中,采用110℃保温6小时去应力处理后,对材料硬度略有升高的现象进行了不同参数的工艺试验,试验结果表明在240℃～260℃范围内加热4～6小时的去应力处理,既可降低材料硬度HRB4～7,又能满足设计要求的强度指标,对降低零件机械加工切削力、减小零件残余应力是十分有利的。     

磨削用量对平面磨削残余应力的影响及应力预报

在建立了磨削表面残余应力及表面层残余拉应力峰值计算公式的基础上，进行进一步的分析，揭示了磨削用量对残余应力的影响程度及规律，并对残余应力分布的预报和控制进行了探讨。     

焊接方法对5A06铝合金厚板焊缝接头性能的影响

分别采用搅拌摩擦焊(FSW)和熔化极氩弧焊(MIG)对20mm厚的5A06铝合金进行了焊接试验,对两种焊接方式的焊缝接头进行了机械性能测试、显微组织的观察以及表面残余应力的检测。结果表明,搅拌摩擦焊缝接头的抗拉强度比熔化极氩弧焊缝接头的高,搅拌摩擦焊缝接头往往断裂于前进侧的熔合过渡区,熔化极氩弧焊缝接头断裂于热影响区;相比熔化极氩弧焊,搅拌摩擦焊接头晶粒明显细化,焊缝中Mg、Mn等合金元素烧损明显减少,焊缝表面的残余应力水平也较低。     

基于压痕功的加工表面残余应力测试实验

可调距螺旋桨的加工表面质量对其高服役性能和长寿命服役具有直接而重要的影响。本文开展加工表面残余应力测量和数据处理的研究,采用基于压痕功的残余应力测量方法及神经网络求解算法,针对镍铝青铜材料力学性能,由有限元仿真分析得到关系数据库,训练神经网络,实现对镍铝青铜材料加工残余应力的求解。通过对镍铝青铜加工试件残余应力测量数据的计算与分析评价,开展了不同加工参数对残余应力影响规律的实验测量研究。通过测量实验与数据分析,获得了不同刀路下残留高度及机床不同转速与残余应力间的关系。测试实验表明:基于压痕功残余应力测试方法能评价不同加工参数下镍铝青铜材料的残余应力状态,可为实际加工生产提供工艺参数优化指导。     

LD10铝合金端框尺寸稳定化工艺研究

强化铝合金LD10材料,常用于航天产品各类端框。端框结构复杂,加工工序多,往往使工件产生变形。通过大量的工艺试验,采取综合治理的工艺方法,取得很好效果。首先锻件淬火后冷锻变形2.5％～4.2％,使材料淬火应力大大降低,然后在机加工工序过程中进行2～3次稳定化处理,消除材料加工后的残余应力。达到了工件尺寸稳定、防止变形的目的。     

大型铝合金锻环加工工艺

从金属加工工艺学及金属切削原原理的角度阐述了铝锻环加工误差产生的机理,针对铝制品的特点采取了减小装夹变形、控制温度升高、释放残余应力、合理安排机加工序四项具体措施,有效地控制了加工误差的产生,取得了良好的加工效果。     

大型滚道加工工艺研究

从金属加工工艺学及金属切削原理的角度阐述了滚道加工误差产生的机理,针对滚道加工的特点采取了合理选择切削用量和刀具材料,减小装夹变形,控制温度升高,释放残余应力,合理安排工艺路线等具体措施,有效地控制了加工误差的产生,保证了产品质量,取得了良好的加工效果。     

大型复杂构件制造过程残余应力演化与调控

归纳了残余应力的基本类型及各类残余应力的计算机仿真方法，概述了残余应力形成与演化行为及残余应力调控技术的研究现状。以机械臂基座本体淬火过程为例，展示了有限元仿真在大型复杂构件残余应力演化行为分析上的应用；以工字型材模压去应力为例，通过有限元仿真重现了变截面构件模压去应力的过程并分析了模压去应力的影响因素。讨论了残余应力仿真预测与调控技术应用于组件及其涵盖构件制造-服役全寿命周期的可行性，预测了其集成于智能制造技术体系的巨大潜力。     

自然时效对Al⁃Zn⁃Mg合金搅拌摩擦 焊接头显微硬度与残余应力影响

搅拌摩擦焊接与弧焊有本质的不同,材料经历的温度循环特征、约束状态与弧焊区别明显,应进一步开展长期服役性能的研究。归纳了搅拌摩擦焊接的特殊性,针对Al-Zn-Mg系T4态铝合金材料,测试分析了焊后随时效残余应力分布、硬度变化特征,测试焊缝及前进、退出侧的极化曲线,发现了搅拌摩擦焊接接头的焊接残余应力回升现象。结合接头硬度、组织特征,实际生产中搅拌摩擦焊接缺欠特征及位置概率,与搅拌摩擦焊接接头电化学测试结果印证,对应力回升引起的应力腐蚀风险等工艺风险性进行了预测。上述工作对认识、规范搅拌摩擦焊接生产,保证焊接质量具有重要的工程价值。     

铝合金制件减少变形和稳定尺寸的加工和热处理试验

一、铝合金的变形 铝合金机械强度不太高而塑性较好(特别如变形铝合金),受到外力作用较易发生变形。在残余内应力作用下也会发生变形。金属晶体受力作用后晶格位错的位能增加,当它超过位错运动的激活能时,位错便沿某方向移动,金属就产生(微)塑性变形。铝合金制件内较大的残余内应力是由原材料和不适当的金加工、热处理所造成。由于残余内应力分布情况比较复杂,随着时间推移,它持久作用的结果,在零件某些薄弱环节产生永久性的微塑性变形,零件尺寸可能产生变化,影响了精度。铝合金制件加工发生变形的例子是比较多的,例如:     

基于变形力数据的结构件残余应力场重构方法

残余应力是引起零件加工变形和失效的重要因素,残余应力场的重构有助于消除和控制零件在设计、制造、评价和使用过程中的残余应力。针对已有方法难以准确重构残余应力场的问题,提出了一种通过零件加工过程中的变形力数据实现零件残余应力场重构的方法。该方法首先提取了由于材料去除引起的应力重新分布带来的装夹力变化数据,即变形力。残余应力到变形力之间通过协方差矩阵自适应进化策略(CMA-ES算法)反复迭代求解出映射关系,从而构建出零件的残余应力场,最后在仿真环境下对该方法进行了验证。验证结果表明:该方法能较好地预测残余应力场,重构出的零件的初始残余应力场与原始施加的应力场平均误差值约0.38 MPa,为零件残余应力场的重构提供了一种新思路。     

贴壁浇注装药两种应力释放结构对比分析

基于线性粘弹性本构模型,对应力释放槽和衬垫结构两种用于贴壁浇注装药结构的应力释放结构方案在固化降温中的应力释放效果进行了研究。结果表明:应力释放槽和衬垫结构在固化降温中的应力分布无显著差别。应力释放槽结构的应力分布,连续平缓效果更好。