残余应力检测:精确掌握材料内在张力,保障产品质量
概括
残余应力是指在外部载荷消失后,材料内部仍然存在的应力。这种应力可能是由于加工过程中的塑性变形、热处理或焊接等因素引起的。残余应力不仅影响材料的力学性能和尺寸稳定性,还可能引发材料的破裂、疲劳失效等问题,因此其检测对于保障产品质量至关重要。本文将详细介绍残余应力的检测方法、所需的检测仪器及具体步骤。
检测样品
残余应力的检测样品通常为金属材料,但也可以是陶瓷、复合材料等其他工程材料。在选择检测样品时,需要考虑材料的形态、尺寸、成分及工艺过程等因素。常见的样品包括板材、管材、焊接接头以及零部件等。不同的检测方法对样品的要求也各有不同,需根据实际情况选择合适的检测方式。
检测项目
残余应力的检测项目主要包括:
- 应力分布:检测材料内部不同位置的应力大小和方向。
- 应力值:测量样品在某个特定位置的残余应力数值。
- 应力状态:分析材料中是否存在均匀应力或不均匀应力的分布。
- 应力梯度:检测不同位置之间应力变化的速率。
这些项目可以帮助评估材料的性能及其在实际使用过程中的可靠性。
检测仪器
常用的残余应力检测仪器包括:
- X射线衍射仪(XRD):利用X射线与晶体结构的相互作用,测量材料的晶格应变,从而推算残余应力。
- 孔钻法仪器:通过在材料表面钻孔,测量孔内应力释放情况,进而推算出残余应力。
- 激光干涉仪:利用激光干涉原理,通过表面形变变化来检测残余应力。
- 超声波测量仪:通过超声波的传播速度变化来评估材料内部的应力状态。
选择合适的仪器可以提高检测结果的准确性和可靠性。
检测方法
目前常见的残余应力检测方法主要包括以下几种:
- 应变计法:通过在材料表面安装应变计,测量表面应变的变化,从而推算出残余应力。
- X射线衍射法:该方法通过测量材料内部的晶格变化来计算残余应力,适用于大多数金属材料。
- 孔钻法:通过在样品表面钻孔,测量孔周围应力的变化情况,通常用于较厚的样品。
- 弹性波传播法:通过测量弹性波的传播速度来计算材料的应力分布,常用于对整体结构的应力检测。
不同的检测方法适用于不同的材料和工况,选择时需结合具体的检测需求。
检测标准(部分)
《 GB/T 44517-2024 微机电系统(MEMS)技术 MEMS膜残余应力的晶圆曲率和悬臂梁挠度试验方法 》标准简介
- 标准名称:微机电系统(MEMS)技术 MEMS膜残余应力的晶圆曲率和悬臂梁挠度试验方法
- 标准号:GB/T 44517-2024
- 中国标准分类号:L59
- 发布日期:2024-09-29
- 国际标准分类号:31.080.99
- 实施日期:2025-04-01
- 技术归口:全国微机电技术标准化技术委员会
- 代替标准:
- 主管部门:国家标准委
- 标准分类:电子学半导体分立器件其他半导体分立器件
- 内容简介:
国家标准《微机电系统(MEMS)技术 MEMS膜残余应力的晶圆曲率和悬臂梁挠度试验方法》由TC336(全国微机电技术标准化技术委员会)归口,主管部门为国家标准委。
本文件描述了测量厚度范围为0.01μm~10μm的MEMS膜残余应力的方法,包含晶圆曲率法和悬臂梁挠度法。本文件适用于沉积在已知杨氏模量和泊松比等力学性质衬底上的膜。
《 GB/T 44536-2024 CVD陶瓷涂层热膨胀系数和残余应力试验方法 》标准简介
- 标准名称:CVD陶瓷涂层热膨胀系数和残余应力试验方法
- 标准号:GB/T 44536-2024
- 中国标准分类号:Q30
- 发布日期:2024-09-29
- 国际标准分类号:81.060.30
- 实施日期:2025-04-01
- 技术归口:全国工业陶瓷标准化技术委员会
- 代替标准:
- 主管部门:中国建筑材料联合会
- 标准分类:玻璃和陶瓷工业陶瓷高级陶瓷
- 内容简介:
国家标准《CVD陶瓷涂层热膨胀系数和残余应力试验方法》由TC194(全国工业陶瓷标准化技术委员会)归口,主管部门为中国建筑材料联合会。
本文件描述了CVD陶瓷涂层(涂层厚度大于0.03mm,且涂层厚度比基体与涂层总厚度的值小于1/4)从室温到2300K的热膨胀系数和残余应力的测试方法,并规定了试样制备方法、加载模式、加载速率、数据收集以及报告格式。本文件适用于金属基体或陶瓷基体上的CVD陶瓷涂层。本试验方法可用于材料性能研究、质量控制、性能表征以及数据采集等方向。
《 T/CSAA 33-2024 激光超声残余应力调控方法 金属材料 》标准简介
- 标准名称:激光超声残余应力调控方法 金属材料
- 标准号:T/CSAA 33-2024
- 中国标准分类号:V10/19/C374
- 发布日期:2024-09-26
- 国际标准分类号:49.025.01
- 实施日期:2024-12-01
- 团体名称:中国航空学会
- 标准分类:航空器和航天器工程C 制造业
- 内容简介:
本文件规定了激光超声残余应力调控的人员、环境、设备、试样、工艺参数选择与确定、调控程序、报告等方面要求
本文件适用钛合金、铝合金、高温合金、钢等金属材料零件或试件的残余应力调控
前言 III引言 IV激光超声残余应力调控方法金属材料 11范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14一般要求 24.1人员 24.2环境 24.3设备 24.4试样 45工艺参数选择与确定 46调控程序 56.1调控流程 56.2工艺方案制定 56.3工艺验证 56.4调控前准备 66.5调控处理 66.6后续处理 66.7检验 67报告 7
《 T/SCGS 317002-2023 金属材料 残余应力场的测定 变形力法 》标准简介
- 标准名称:金属材料 残余应力场的测定 变形力法
- 标准号:T/SCGS 317002-2023
- 中国标准分类号:CCSJ04/C342
- 发布日期:2023-12-23
- 国际标准分类号:01.100.01
- 实施日期:2023-12-24
- 团体名称:中国图学学会
- 标准分类:综合、术语学、标准化、文献C 制造业
- 内容简介:
本文件界定了采用变形力法测定金属材料开敞性结构类试件内部初始残余应力场的方法。本文件适用于采用变形力法进行金属材料残余应力的测定。
《 QJ 2916-1997 铝合金表面残余应力的X射线测试方法 》标准简介
- 标准名称:铝合金表面残余应力的X射线测试方法
- 标准号:QJ 2916-1997
- 中国标准分类号:V11
- 发布日期:1997-01-01
- 国际标准分类号:77.120
- 实施日期:1997-01-01
- 技术归口:
- 代替标准:
- 主管部门:
- 标准分类:冶金QJ 航天
- 内容简介:
《 GB/T 43900-2024 钢产品无损检测 轴类构件扭转残余应力分布状态超声检测方法 》标准简介
- 标准名称:钢产品无损检测 轴类构件扭转残余应力分布状态超声检测方法
- 标准号:GB/T 43900-2024
- 中国标准分类号:H26
- 发布日期:2024-04-25
- 国际标准分类号:77.040.20
- 实施日期:2024-11-01
- 技术归口:全国钢标准化技术委员会
- 代替标准:
- 主管部门:中国钢铁工业协会
- 标准分类:冶金金属材料试验金属材料无损检测
- 内容简介:
国家标准《钢产品无损检测 轴类构件扭转残余应力分布状态超声检测方法》由TC183(全国钢标准化技术委员会)归口,TC183SC19(全国钢标准化技术委员会钢产品无损检测分会)执行,主管部门为中国钢铁工业协会。
本文件规定了轴类构件扭转残余应力分布状态超声检测的一般要求、检测设备、试样、检测方法、检测程序和检测报告。
本文件适用于钢制轴类构件扭转残余应力分布状态下频率范围为0.1 MHz~20.0 MHz的超声检测,外界载荷导致的轴类构件服役扭转应力的无损检测和监测可参照本文件使用,其他金属材料轴类构件亦可参照使用。
《 YS/T 1578-2022 铜及铜合金无缝管 残余应力测试方法 切割法 》标准简介
- 标准名称:铜及铜合金无缝管 残余应力测试方法 切割法
- 标准号:YS/T 1578-2022
- 中国标准分类号:H22
- 发布日期:2022-09-30
- 国际标准分类号:77.040.10
- 实施日期:2023-04-01
- 技术归口:
- 代替标准:
- 主管部门:工业和信息化部
- 标准分类:冶金金属材料试验金属材料机械试验制造业YS 有色金属
- 内容简介:
行业标准《铜及铜合金无缝管 残余应力测试方法 切割法》,主管部门为工业和信息化部。本文件规定了釆用切割法检测铜及铜合金无缝圆形直管材圆周方向残余应力的方法。本文件适用于外径6mm~50mm、壁厚0.5mm~3.0mm的铜及铜合金无缝圆形直管(包括光管及翅片管)的残余应力测试。
《 T/CSTM 00687-2023 无损检测 轨道交通材料 机车车辆车轮残余应力电磁超声检测方法 》标准简介
- 标准名称:无损检测 轨道交通材料 机车车辆车轮残余应力电磁超声检测方法
- 标准号:T/CSTM 00687-2023
- 中国标准分类号:C371
- 发布日期:2023-12-22
- 国际标准分类号:77.040.20
- 实施日期:2024-03-22
- 团体名称:中关村材料试验技术联盟
- 标准分类:冶金C 制造业
- 内容简介:
本文件规定了铁路机车车辆用新制成品整体车轮(简称车轮)残余应力电磁超声检测的术语和定义、方法概述、检测人员、检测设备、声弹性系数标定、检测步骤、验收和检测记录
本文件适用于车轮踏面下轮辋内的周向残余压应力分布的检测
本文件规定的方法不能替代采用切割释放法对轮辋残余应力分布的测量,除非能够证明应用本方法得到的结果与切割释放法获得的分布值相同
本文件规定了铁路机车车辆用新制成品整体车轮(简称车轮)残余应力电磁超声检测的术语和定义、方法概述、检测人员、检测设备、声弹性系数标定、检测步骤、验收和检测记录。本文件适用于车轮踏面下轮辋内的周向残余压应力分布的检测。本文件规定的方法不能替代采用切割释放法对轮辋残余应力分布的测量,除非能够证明应用本方法得到的结果与切割释放法获得的分布值相同。
《 T/CSTM 01021-2023 钢板残余应力磁各向异性检测方法 》标准简介
- 标准名称:钢板残余应力磁各向异性检测方法
- 标准号:T/CSTM 01021-2023
- 中国标准分类号:C313
- 发布日期:2023-11-30
- 国际标准分类号:77.040.20
- 实施日期:2024-02-29
- 团体名称:中关村材料试验技术联盟
- 标准分类:冶金C 制造业
- 内容简介:
本文件规定了钢板残余应力磁各向异性检测方法的检测原理、检测系统、检测程序和检测报告
本文件适用于铁磁性钢板及其制品残余应力的磁各向异性检测
本文件规定了钢板残余应力磁各向异性检测方法的检测原理、检测系统、检测程序和检测报告。本文件适用于铁磁性钢板及其制品残余应力的磁各向异性检测。
《 T/CSTM 00824-2023 承压设备残余应力测定 压入能量差法 》标准简介
- 标准名称:承压设备残余应力测定 压入能量差法
- 标准号:T/CSTM 00824-2023
- 中国标准分类号:M745
- 发布日期:2023-11-30
- 国际标准分类号:77.040.20
- 实施日期:2024-02-29
- 团体名称:中关村材料试验技术联盟
- 标准分类:冶金M 科学研究和技术服务业
- 内容简介:
本文件规定了采用压入能量差法测定承压设备表面残余应力的术语和定义、原理、测试设备、试验程序、试验报告等
本文件适用于承压设备表面残余应力测试
其他可明确表面均匀二向应力分布的金属材料残余应力测试也可参照本文件执行
本文件规定了采用压入能量差法测定承压设备表面残余应力的术语和定义、原理、测试设备、试验程序、试验报告等。本文件适用于承压设备表面残余应力测试。其他可明确表面均匀二向应力分布的金属材料残余应力测试也可参照本文件执行。
《 JJF(机械)1056-2021 残余应力超声检测仪校准规范 》标准简介
- 标准名称:残余应力超声检测仪校准规范
- 标准号:JJF(机械)1056-2021
- 标准状态:现行
- 发布日期:2021-12-02
- 归口单位
- 实施日期:2021-12-02
- 发布部门:国家市场监督管理总局
- 代替标准:
- 标准类别:计量检定规程
- 文件格式:纸质版或者PDF电子版(用Acrobat Reader打开)或Word版本doc格式
- 内容简介:
本规范规定了残余应力超声检测仪的计量特性、校准条件、校准用设备及校准方法。本规范适用于残余应力超声无损检测仪器的首次校准、使用中的校准和检验。
《 T/CSTM 00825-2023 焊接残余应力有限元计算导则 》标准简介
- 标准名称:焊接残余应力有限元计算导则
- 标准号:T/CSTM 00825-2023
- 中国标准分类号:J04/M749
- 发布日期:2023-11-17
- 国际标准分类号:21.020
- 实施日期:2024-02-17
- 团体名称:中关村材料试验技术联盟
- 标准分类:J 金融业机械系统和通用件
- 内容简介:
本文件规定了金属熔焊残余应力“温度-组织-应力”耦合有限元计算方法的术语和定义、符号及说明、分析流程、输入信息采集、确定有限元分析软件、有限元建模、顺序耦合分析方法、温度场分析、组织场分析、应力场分析、技术文件等内容本文件适用于金属熔焊残余应力的有限元计算分析本文件规定了金属熔焊残余应力“温度-组织-应力”耦合有限元计算方法的术语和定义、符号及说明、分析流程、输入信息采集、确定有限元分析软件、有限元建模、顺序耦合分析方法、温度场分析、组织场分析、应力场分析、技术文件等内容
本文件适用于金属熔焊残余应力的有限元计算分析
《 T/CSTM 00440-2023 CVD陶瓷涂层热膨胀系数和残余应力的测试方法 》标准简介
- 标准名称:CVD陶瓷涂层热膨胀系数和残余应力的测试方法
- 标准号:T/CSTM 00440-2023
- 中国标准分类号:Q30/C307
- 发布日期:2023-03-17
- 国际标准分类号:81.060.30
- 实施日期:2023-06-17
- 团体名称:中关村材料试验技术联盟
- 标准分类:Q 卫生和社会工作玻璃和陶瓷工业
- 内容简介:
本文件规定了室温下CVD陶瓷涂层(厚度>0.03mm)热膨胀系数和残余应力测试的原理,并规定了试验所需的仪器和设备、试样要求、试验步骤、数据的计算及试验报告的编写规则等本文件适用于在金属或陶瓷基底的CVD陶瓷涂层本试验方法可用于材料性能研究、质量控制、特征描述以及数据采集等方向本文件规定了室温下CVD陶瓷涂层(厚度>0.03mm)热膨胀系数和残余应力测试的原理,并规定了试验所需的仪器和设备、试样要求、试验步骤、数据的计算及试验报告的编写规则等
本文件适用于在金属或陶瓷基底的CVD陶瓷涂层
本试验方法可用于材料性能研究、质量控制、特征描述以及数据采集等方向
《 T/CNS 53-2021 反应堆压力容器顶盖贯穿件J坡口焊缝模拟件残余应力检测方法 》标准简介
- 标准名称:反应堆压力容器顶盖贯穿件J坡口焊缝模拟件残余应力检测方法
- 标准号:T/CNS 53-2021
- 中国标准分类号:H20/D441
- 发布日期:2021-07-26
- 国际标准分类号:77.040.01
- 实施日期:2021-11-01
- 团体名称:中国核学会
- 标准分类:H 住宿和餐饮业冶金
- 内容简介:
本文件适用于压水堆核电厂反应堆压力容器顶盖贯穿件J坡口焊缝模拟件残余应力检测本文件规定了压水堆核电厂反应堆压力容器顶盖贯穿件J坡口密封焊缝模拟件的残余应力检测方法,包含残余应力的测量要求、测量设备、测量步骤和试验报告等
《 T/CSAA 1-2020 薄壁零件模态宽频振动消除残余应力方法 》标准简介
- 标准名称:薄壁零件模态宽频振动消除残余应力方法
- 标准号:T/CSAA 1-2020
- 中国标准分类号:V18/M748
- 发布日期:2020-12-28
- 国际标准分类号:49.020
- 实施日期:2021-05-01
- 团体名称:中国航空学会
- 标准分类:M 科学研究和技术服务业航空器和航天器工程
- 内容简介:
本文件规定了薄壁零件模态宽频振动消除残余应力的术语和定义、设备及装置、工艺参数选择及技术要求、工艺流程、评定效果及报告和工艺记录的要求本文件适用于钛合金、铝合金、高温合金、钢等材料的薄盘类、壁板类、环类、薄筒类、叶片、薄壁焊接机匣等薄壁零件模态宽频振动消除残余应力4设备要求 5工艺参数选择及技术要求 5.1振型 5.2模态频率 5.3激振幅值 5.4振动时间 6工装夹具设计与零件装夹 6.1工装夹具设计 6.2零件装夹 7工艺流程 7.1消除残余应力工艺流程 7.2 模态宽频振动消除残余应力工作要求 8 评定效果 9 报告和记录 9.1效果评价报告 9.2工艺记录 附 录 A(规范性)模态宽频处理前分析方法 附 录 B(资料性)模态宽频振动消除残余应力效果评价报告 附 录 C(资料性)模态宽频振动消除残余应力工艺记录卡
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结语
残余应力的检测对于材料的质量控制和性能评估至关重要。通过科学的检测方法和先进的仪器设备,可以精准掌握材料内部的应力状态,提前发现潜在的质量问题。在实际应用中,根据不同的材料和工艺选择合适的检测方法,能够有效提高生产效率、降低生产风险,并确保最终产品的可靠性。
结语
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