《铝及铝合金厚板残余应力测试方法 切缝翘曲法》

1T/CNIAXXXX—202X铝及铝合金厚板残余应力测试方法切缝翘曲法本文件规定了测试切缝翘曲检测铝及铝合金厚板残余应力的方法。本标准适用于基于切缝过程产生的翘曲变形有损检测6.35mm~200mm厚度铝及铝合金板材从表面到内部的残余应力。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T8005.1铝及铝合金术语第1部分：产品及加工处理工艺3术语和定义GB/T8005.1界定的术语和定义适用于本文件。4原理沿板材厚度方向等间距逐层切缝加工，逐层打破残余应力在板材厚度上的平衡，残余应力在切缝周围区域释放，引起板材产生翘曲变形，通过测试板材每层特征位置处的翘曲量增量，推算板材各层的残余应力。假设板材残余应力沿厚度中心对称分布，通过测试一半厚度板材残余应力，从厚度中心点对称出另一半厚度的残余应力值，得出板材全厚度残余应力分布结果。测试原理见图1。T/CNIAXXXX—202X2图1测试原理图5仪器与设备5.1千/万分表千/万分表：精度为±0.01mm/±0.002mm。5.2线切割机线切割机：采用直径不大于2mm的金属丝作为线切割丝，优先采用直径0.18mm的钼丝，加工精度应不大于0.02mm。6试样6.1采用锯切或线切割的方式从板材上取纵向试样和横向试样，取样位置应在板材宽度方向中心，试样端部与预拉伸机夹持端边缘距离不小于100mm、与板材宽度边缘距离不小于100mm，见图3。6.2试样尺寸为200mm×100mm×全厚度。应保留板材的上下原始表面，侧面可铣平或保留锯切、线切割表面。）；）；）；T/CNIAXXXX—202X图2取样位置示意图7试验步骤警示——试验过程中有试样放置不稳造成手部和脚部砸伤风险。测试人员在操作过程中应注意防范机械损伤。7.1试样标记为了便于确定千分表测试位置以及线切割丝切缝位置，可在试样表面采用划线进行标记，如图3所示。图3切缝位置标记示意图7.2试样装夹调整7.2.1线切割机床平台保持水平，调整线切割丝，使得线切割丝垂直线切割机床平台；7.2.2将试样放置于线切割机床平台，试样板材表面与线切割机床平台垂直，夹紧试样；7.2.3水平调整线切割丝位置，使得线切割丝平行于板材表面并刚刚接触表面，此时线切割丝位于板材长度的1/2处，如图4的标引序号3；7.2.4调整千/万分表与试样位置，使得千/万分表测试部位位于试样长度方向自由端一侧中间部位，如图4的标引序号5；7.2.5调节千/万分表，使得千分表/万分表读数位于量程的1/4-3/4之间。T/CNIAXXXX—202X4图4测调装夹示意图7.3测试7.3.1清零千分表/万分表读数。7.3.2启动线切割机，垂直板材进行切缝，应采用切削液或去离子水对试样进行冷却。7.3.3切缝深度达到4mm后停止，待千分表/万分表读数稳定后，读取千分表/万分表读数，该值为该切缝深度的翘曲量hx1。千分表测量头受到压缩时翘曲量为正值；反之，翘曲量为负值（试样变形方向示意见附录A）。记录此时线切割丝切缝深度x。L向和T向试样的加工参数和道次切缝深度分配应相同。7.3.4重复7.3.3，记录试样每次切缝加工后的翘曲量hx1，当总切割深度达到板材厚度的1/2后，停止切割。表1给出了7050合金T7451板材（厚度为150mm）切缝过程中横向残余应力释放产生的翘曲变形示例。表17050合金T7451板材（厚度为150mm）翘曲量数据结果示例485T/CNIAXXXX—202X7.3.5退出线切割丝，取下切缝翘曲法全厚度残余应力测试仪，取下试样，结束试验。8试验数据处理第i道次残余应力σi按公式（1）计算，数值以兆帕（MPa）表示：σiE——杨氏弹性模量；s——板材厚度，单位为毫米（mmIi——第i道次未切割区域横截面惯性矩；hi——第i道次切缝时翘曲量，单位为毫米（mmIi1——第i-1道次未切割区域横截面惯性矩；l——翘曲量测试部位到切缝的距离，单位为毫米（mmIi1——第i-1道次未切割区域横截面惯性矩。9结果表示分别将L向和T向所有切缝深度增量的残余应力值从厚度中心点对称出另一半厚度的残余应力值，得出板材L向和T向全厚度残余应力分布结果。表2给出了7050合金T7451板材（厚度为150mm）横向残余应力测试结果。附录B给出了铝合金产品翘曲变形及残余应力分布图典型示例。表27050合金T7451板材（厚度为150mm）残余应力测试数据结果示例1428346T/CNIAXXXX—202X56789//////////////////7T/CNIAXXXX—202X10试验报告试验报告至少应包括以下信息：a)牌号、状态；b)批次号；c)取样方向；d)翘曲变形数据；e)残余分应力计算结果；f)残余应力在厚度上的分布图。T/CNIAXXXX—202X8（资料性）试样变形方向示意图A.1试样变形方向为正向示意图见图A.1。图A.1试样变形方向为正向示意图A.2试样变形方向为负向示意图见图A.2。图A.2试样变形方向为负向示意图T/CNIAXXXX—202X（资料性）铝合金产品翘曲变形及残余应力分布图典型示例B.120mm厚度7050T7451铝合金厚板-横向图B.120mm厚度7050T7451铝合金厚板切缝翘曲量与试样厚度位置关系曲线图B.220mm厚度7050T7451铝合金厚板残余应力与试样厚度位置关系曲线图B.320mm厚度7050T7451铝合金厚板残余应力与试样厚度位置关系曲线（对称处理）T/CNIAXXXX—202XB.278mm厚度7050T7451铝合金厚板-横向图B.478mm厚度7050T7451铝合金厚板切缝翘曲量与试样厚度位置关系曲线图B.578mm厚度7050T7451铝合金厚板残余应力与试样厚度位置关系曲线图B.678mm厚度7050T7451铝合金厚板残余应力与试样厚度位置关系曲线（对称处理）T/CNIAXXXX—202XB.350mm厚度2024T7351铝合金厚板-横向图B.750mm厚度2024T351铝合金厚板切缝翘曲量与试样厚度位置关系曲线图B.850mm厚度2024T351铝合金厚板残余应力与试样厚度位置关系曲线图B.950mm厚度2024T351铝合金厚板残余应力与试样厚度位置关系曲线（对称处理）T/CNIAXXXX—202XB.460mm厚度2024T7351铝合金厚板-横向图B.1060mm厚度2024T351铝合金厚板切缝翘曲量与试样厚度位置关系曲线图B.1160mm厚度2024T351铝合金厚板残余应力与试样厚度位置关系曲线图B.1260mm厚度2024T351铝合金厚板残余应力与试样厚度位置关系曲线（对称处理）T/CNIAXXXX—202X（资料性）铝合金产品切缝翘曲法测试结果重复性典型示例C.140mm厚度7050T7451铝合金厚板图C.140mm厚度7050T7451铝合金厚板残余应力在厚度上的分布对比C.280mm厚度7050T7451铝合金厚板图C.280mm厚度7050T7451铝合金厚板残余应力在厚度上的分布对比T/CNIAXXXX—202X（资料性）铝合金产品切缝翘曲法与层削法残余应力测试结果对比典型示例D.135mm厚度7050T7451铝合金厚板图D.135mm厚度7050T7451铝合金厚板残余应力在厚度上的分布对比D.2102mm厚度7050T7451铝合金