盲孔法与压痕法测量2219铝合金熔焊焊缝残余应力的对比分析

发布时间：2019-09-24 10:48

【摘要】：采用盲孔法和压痕法,分别对2219铝合金变极性TIG焊焊缝两侧的残余应力进行测量,测量点沿距焊缝中心线19 mm的纵截面上布置.铝合金熔焊的残余应力关于焊缝中心线近似对称相等,在焊缝中心线任一垂直线上,距离焊缝中心线距离相等的两点应力相等.分别用两种应力测量方法测量焊缝中心线两侧应力,对比两种测量方法对同一大小的应力测量的差别.测量结果表明,盲孔法与压痕法应力测量结果变化趋势大体一致,沿焊缝方向应力呈现抛物线状,在焊缝中部存在应力最大值.根据两种测量方法的回归曲线,压痕法测量结果比盲孔法大20MPa左右.通过R软件做配对样本的t检验分析,在置信度为0.95时,压痕法测量结果减盲孔法测量结果的差值的置信区间为(14,37),平均差值为25 MPa.
【图文】：

第7期黄超群，等:盲孔法与压痕法测量2219铝合金熔焊焊缝残余应力的对比分析55如图1、图2所示．图1盲孔法测量应力原理Fig.1Principleofblindholemethodtomeasuringresidu-alstress图2压痕法测量应力原理Fig.2Principleofindentationmethodtomeasuringresid-ualstress1．2试验方法与过程试验件为两块尺寸为500mm×150mm×6mm的2219铝合金平板经变极性TIG焊得到的焊接件．焊缝宽度为18mm．2219铝合金为可热处理强化铝合金，主要强化元素是Cu．表1为其化学成分和力学性能．表12219铝合金的化学成分(质量分数，%)和力学性能Table1Chemicalcompositionsandmechanicalproper-tiesof2219AlalloyCuMnFeSiAl抗拉强度Ｒm/MPa断后伸长率A(%)0．680．320．230．49余量43211．1试验中为尽可能使试验条件相同，盲孔法和压痕法均采用中国科学院沈阳金属所生产的KJS-3P型压痕应力测试仪．盲孔法采用该仪器测量出应变的变化量，再通过相关公式计算出残余应力．压痕法可直接采用该设备读出残余应力数值．盲孔法采用的应变片型号为BE120-2CA-K，该应变片有0°，45°，90°方向三个测量通道，大多数应力测量都是测量三个通道的应变变化量．由于焊接残余应力的主方向沿焊缝和垂直于焊缝方向，为简化测量和计算过程，只测量0°和90°方向，即沿焊缝和垂直焊缝方向的应变变化量，然后计算残余应力．压痕法采用应变片型号为BA120-1BA(11)-ZKY．在焊缝长度方向上的中间部位，温度波动小，焊接工艺参数、熔滴过渡等较为稳定，在纵向方向的约束影响也不大，使得残余应力曲线分布较稳定［9］．残余应力测量点取在焊缝长度方向的中间部位两侧的母材．根据弹性力学分析的结果，若孔中心距大于10倍钻孔半径，各孔之间测量结果的相互

第7期黄超群，等:盲孔法与压痕法测量2219铝合金熔焊焊缝残余应力的对比分析55如图1、图2所示．图1盲孔法测量应力原理Fig.1Principleofblindholemethodtomeasuringresidu-alstress图2压痕法测量应力原理Fig.2Principleofindentationmethodtomeasuringresid-ualstress1．2试验方法与过程试验件为两块尺寸为500mm×150mm×6mm的2219铝合金平板经变极性TIG焊得到的焊接件．焊缝宽度为18mm．2219铝合金为可热处理强化铝合金，主要强化元素是Cu．表1为其化学成分和力学性能．表12219铝合金的化学成分(质量分数，%)和力学性能Table1Chemicalcompositionsandmechanicalproper-tiesof2219AlalloyCuMnFeSiAl抗拉强度Ｒm/MPa断后伸长率A(%)0．680．320．230．49余量43211．1试验中为尽可能使试验条件相同，盲孔法和压痕法均采用中国科学院沈阳金属所生产的KJS-3P型压痕应力测试仪．盲孔法采用该仪器测量出应变的变化量，再通过相关公式计算出残余应力．压痕法可直接采用该设备读出残余应力数值．盲孔法采用的应变片型号为BE120-2CA-K，该应变片有0°，45°，90°方向三个测量通道，大多数应力测量都是测量三个通道的应变变化量．由于焊接残余应力的主方向沿焊缝和垂直于焊缝方向，为简化测量和计算过程，只测量0°和90°方向，，即沿焊缝和垂直焊缝方向的应变变化量，然后计算残余应力．压痕法采用应变片型号为BA120-1BA(11)-ZKY．在焊缝长度方向上的中间部位，温度波动小，焊接工艺参数、熔滴过渡等较为稳定，在纵向方向的约束影响也不大，使得残余应力曲线分布较稳定［9］．残余应力测量点取在焊缝长度方向的中间部位两侧的母材．根据弹性力学分析的结果，若孔中心距大于10倍钻孔半径，各孔之间测量结果的相互
【作者单位】： 天津大学天津市现代连接技术重点实验室;四川航天技术研究院;北京工业大学机电学院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51475325) 天津市应用基础与前沿技术研究计划资助项目(14JCYBJC19100)
【分类号】：TG404

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本文编号：2540826