GB-T 41477-2022 激光熔覆修复金属零部件力学性能试验方法

激光熔覆修复金属零部件力学性能试验方法Testingmethodsformechanicalpropertiesof2022-04-15发布国家标准化管理委员会I V 2规范性引用文件 3术语和定义 4符号 5基本要求 5.1试验过程 5.2试样基材 5.3熔覆材料 5.4工艺要求 6样坯制备 6.1样坯制备方式 6.2样坯的制作 7试验方法 77.1拉伸试验 7.2冲击试验 7.3疲劳试验 8试验报告 8.1通则 8.2拉伸试验报告 8.3冲击试验报告 98.4疲劳试验报告 附录A(规范性)拉伸试样制备 A.1一般要求 A.2试样的取样方向 A.3矩形横截面拉伸试样 A.4圆形横截面拉伸试样 附录B(规范性)冲击试样制备 B.1一般要求 B.2试样的取样方向 B.3面修复方式的冲击试样制备 附录C(规范性)疲劳试样制备 C.1一般要求 C.2试样的取样方向 C.3矩形横截面疲劳试样 ⅡC.4圆形横截面疲劳试样 图1修复厚度占比示意图 2图2修复表面积占比示意图 2图3试样修复厚度、修复外表面半径、填充斜角和填充圆角示意图 图4试样修复外表面边长、填充斜角和填充圆角示意图 4图5坑修复示意图 6图6槽修复示意图 7图7面修复示意图 7图A.1试样取样方向示意图 图A.2矩形横截面拉伸试样 图A.3平板坑修复的拉伸试样 图A.4平板槽修复的拉伸试样 图A.5平板面修复形式1——拉伸试样 图A.6平板面修复形式2——拉伸试样 图A.7平板面修复形式3——拉伸试样 图A.8圆形横截面拉伸试样 图A.9圆棒面修复形式1——拉伸试样 图A.10圆棒面修复形式2——拉伸试样 图B.1V型标准试样 图B.2U型标准试样 图B.3冲击试样取样方向示意图 图B.4面修复形式1——冲击试样 图B.5面修复形式2——冲击试样(远离冲击缺口) 图B.6面修复形式2——冲击试样(临近冲击缺口) 图B.7面修复形式3——冲击试样 图C.1矩形横截面疲劳试样 图C.2平板坑修复疲劳试样 图C.3平板槽修复疲劳试样 图C.4平板面修复形式1——疲劳试样 图C.5平板面修复形式2——疲劳试样 图C.6平板面修复形式3——疲劳试样 图C.7圆形横截面疲劳试样 图C.8圆棒面修复形式1——疲劳试样 图C.9圆棒面修复形式2——疲劳试样 表1符号和说明 5Ⅲ表A.1矩形横截面拉伸比例试样尺寸 表A.2坑修复和槽修复拉伸试样建议修复厚度 表A.3槽修复拉伸试样建议修复外表面边长 表A.4圆形横截面拉伸比例试样尺寸 表B.1面修复形式1——冲击试样修复厚度 表B.2面修复形式2——冲击试样修复厚度 表C.1矩形横截面疲劳试样尺寸 表C.2坑修复和槽修复疲劳试样建议修复厚度 表C.3槽修复疲劳试样建议修复外表面边长 表C.4圆形横截面疲劳试样尺寸 V本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国激光修复技术标准化委员会(SAC/TC482)归口。1激光熔覆修复金属零部件力学性能试验方法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GB/T228.1—2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法GB/T228.2金属材料拉伸试验第2部分：高温试验方法GB/T228.3金属材料拉伸试验第3部分：低温试验方法GB/T229—2020金属材料夏比摆锤冲击试验方法GB/T3075—2021金属材料疲劳试验轴向力控制方法GB/T29795激光修复技术术语和定义GB/T29796激光修复通用技术规范3术语和定义GB/T228.1、GB/T228.2、GB/T228.3、GB/T229、GB/T3075、GB/T29795、GB/T29796界定的注1:T,=Tp/Dn×100%,见图1。2标引序号说明：图1修复厚度占比示意图修复表面积占比surfacearearatioofrepairedportionA修复部分的表面积占修复零部件原始表面积的百分比，注1:A,=S,/S,×100%,见图2。标引序号说明：1——修复部分表面积S。;T、注2:见图3。3试样修复外表面半径outersurfaceradiusofrepairedportionforsampleR、注2:见图3。1——修复部分；2——基材。试样修复外表面边长outersurfacelengthofrepairedportionforsampleL。注2:见图4。4标引序号说明：填充斜角bevelwithfilledθ注：0一般取30°~60°,见图3、图4。R样坯roughspecimen力学性能测试试样中修复厚度占试样总厚度的百分比与实际修复零部件厚度占比相同，修复面积占试样修复面的面积百分比与实际修复零部件面积占比相同的试样。表1中列出的符号适用于本文件。5表1符号和说明符号单位说明样品制备%修复表面积占比mm零部件修复截面的厚度mm试样修复外表面边长mm试样修复外表面半径R₈mm填充圆角修复部分表面积修复零部件原始表面积mm零部件修复的厚度%修复厚度占比mm试样修复厚度0填充斜角拉伸和疲劳试样amm矩形横截面疲劳试样的厚度mm矩形横截面拉伸试样原始厚度Bmm矩形横截面拉伸试样夹持端宽度bmm矩形横截面疲劳试样的宽度b₀mm矩形横截面拉伸试样平行长度的原始宽度Dmm圆形横截面试样夹持端的直径dmm圆形疲劳试样最大应力处直径mm圆形横截面拉伸试样平行长度的原始直径Hmm试样夹持端长度mm平行长度mm试样总长度mm原始标距Rmm试样平行段与夹持端之间的过渡弧半径rmm拉伸试样头部与平行长度之间的过渡半径原始横截面积Wmm矩形横截面疲劳试样夹持部分的宽度熔覆面Z熔覆增长方向6激光熔覆修复金属零部件力学性能试验过程通常包括四部分：试样基材与修复材料选择—样坯制试样基材材料应与修复零部件材料的化学成分和热处理状态相同或相近。试样修复的工艺方法应与零部件修复的工艺参数相同，试样的修复环境条件与零部件修复的环境6样坯制备6.1.2零部件修复表面积占比1%<A,≤10%,样坯宜采用槽修复方式制备，见图6。6.1.3零部件修复表面积占比A,>10%,样坯宜采用面修复方式制备，见图7。6.2样坯的制作根据6.1确定的样坯修复方式，制成相应的样坯，见图5～图7。对于各向异性材料，应注意方向图5坑修复示意图71——修复部分；2——基材。图6槽修复示意图2——基材。图7面修复示意图除非另有规定，试验一般在室温10℃~35℃范围内进行，对温度要求严格的试验，试验温度为23℃±5℃。高温拉伸试验可参照GB/T228.2—2015,低温拉伸试验可参照GB/T228.3—2019。按照GB/T228.1—2010中第7章、第8章、第9章、第10章、第11章、第12章、第13章、第14章、第15章、第16章、第17章、第18章、第19章、第20章和第21章执行。8试验测定的性能结果数值应按照相关产品标准的要求进行修约。如未规定具体要求，应按照如下——延伸率、断后伸长率和断面收缩率修约至0.1%。按照GB/T228.1—2010中第24章执行。7.2冲击试验除非另有规定，冲击试验一般在室温23℃±5℃试样制备按照附录B的规定。按照GB/T229—2020中第7章、第8章执行。按照GB/T229—2020中附录E执行。将公称尺寸上相同的试样装夹在轴向力疲劳试验机上，并对试样施加循环应力。施加的力应沿着试样的纵轴方向，并通过每一试样横截面的轴心。试验一直持续到试样失效或者直到超过一个预先设除非另有规定，疲劳试验一般在室温10℃~35℃范围内进行。对于试验温度有规定的疲劳试验，试样制备按照附录C的规定。按照GB/T3075—2021中第6章、第7章、第8章、第9章、第10章、第11章、第12章和第13章执行98.1通则——零部件的修复形式及厚度占比和面积占比(如已知);——试样的取样方向和位置(如已知);——缺口类型(缺口深度); —试验结果。拉伸试样制备A.1一般要求试样的形状与尺寸取决于修复零部件的形状与尺寸。试样采用横截面为矩形或圆形的比例试样。原始标距与横截面积有L。=k√S。关系的试样称为比例试样。比例系数k的值为5.65,原始标距应不小于15mm。当试样横截面积太小，以致采用比例系数k为5.65的值不能符合这一最小标距要求时，可以采用较高的值(优先采用11.3的值)或采用非比例试样。非比例试样其原始标距L。与原始横截面积S。无关。试样应经过机械加工制得，不得有任何表面缺陷，所采用的机械加工方法不得对试样性能产生影响。试样取样时应充分考虑热影响区对性能的影响。试样夹持端的形状应适合试验机的夹头。试样轴线应与力的作用线重合。试样数量应不少于3个。A.2试样的取样方向编号等，并在性能测试试样上对修复部分和基材进行标记。试样的取样方向标记方法见图A.1。具体取样方向可由双方协定。切取试样时宜距离边缘最小1mm。图A.1试样取样方向示意图A.3矩形横截面拉伸试样A.3.1矩形横截面拉伸试样制备要求拉伸试验矩形横截面比例试样的尺寸见表A.1,示意图见图A.2。拉伸试验矩形横截面非比例试样的尺寸参照GB/T228.1。b₀/mmr/mmH/mmk=5.65k=11.3L₀/mmLe/mm试样编号Lo/mmL/mm试样编号仲裁试验：L₀+2b₀P1仲裁试验：L。+2b₀P01P2P02P3P03优先采用比例系数k=5.65的比例试样。如比例标距小于15mm,建议采用非比例试样。试样厚度宜大于3mm。推荐选择P2、P3试样。试样的夹持头部一般比其平行长度部分宽(见图A.2)。头部宽度应≥1.2b。,b。为试样平行长度的原始宽，图A.2矩形横截面拉伸试样A.3.2矩形横截面不同修复方式的拉伸试样制备采用坑修复方式的矩形横截面试样进行拉伸性能测试，按第6厚度占比T,修复厚度T,A—A2A7 /ATksQA.3.2.2槽修复表面积占比A,3%～5%5%～10%修复外表面边长L。0.3Lo0.4Ln0.5Lo2AL,『AA1——修复部分：2——基材。图A.4平板槽修复的拉伸试样标引序号说明：1—-修复部分；图A.5平板面修复形式1——拉伸试样1——修复部分；2——基材。图A.6平板面修复形式2——拉伸试样2——基材。图A.7平板面修复形式3——拉伸试样A.4圆形横截面拉伸试样A.4.1圆形横截面拉伸试样制备要求拉伸试验圆形横截面比例试样的尺寸见表A.4,示意图见图A.8。拉伸试验圆形横截面非比例试样的尺寸参照GB/T228.1。试样编号试样编号仲裁试验：L。+2d₀仲裁试验：L₀+2d₀注1:优先采用比例系数k=5.65的比例试样。注2:试样总长度取决于夹持方法，原则上L,>L,+4d₀。推荐选择R2、R3试样。试样的夹持头部直径一般比其平行长度部分大(见图A.8)。头部直径D标引序号说明：1——修复部分：2——基材。图A.9圆棒面修复形式1——拉伸试样1——修复部分；图A.10圆棒面修复形式2——拉伸试样B.1一般要求标准尺寸冲击试样长度为55mm,截面积为10mm×10mm方形截面。在试样长度中间有V型试样数量应不少于3个。采用V型缺口，A—AAAAA—A图B.2U型标准试样B.2试样的取样方向编号等，并在性能测试试样上对修复部分和基材进行标记。试样的取样方向标记方法见图B.3。具体取样方向可由双方协定。切取试样时宜距离边缘最小1mm。由于冲击试验的特殊性，本文件只推荐了面修复方式的冲击试样。根据修复零部件实际修复部位及该部位所承受载荷作用方向来选择修复形式。修复零部件中对于修复部位平行于冲击载荷所在平面，测试试样宜采用面修复形式1,见图B.4。修复零部件中对于修复部位垂直于冲击载荷所在平面，测试试样宜采用面修复形式2,见图B.5和修复零部件中对于修复部位完全位于冲击载荷的一侧时，测试试样宜采用面修复形式3,见图B.7。B.3.2面修复形式11—-修复部分；厚度占比T,5%～15%30%～50%修复厚度T、/mm2346B.3.3面修复形式2样。其中修复厚度T,见表B.2。标引序号说明：1——修复部分：2——基材。图B.5面修复形式2——冲击试样(远图B.6面修复形式2——冲击试样(临近冲击缺口)表B.2面修复形式2——冲击试样修复厚度厚度占比T,修复厚度T./mm3456B.3.4面修复形式3标引序号说明：1——修复部分；2——基材。图B.7面修复形式3——冲击试样试样的形状与尺寸取决于要被试验的修复零部件的形状与尺寸。当矩形横截面试样要求考虑材料在实际应用时的表面条件时，试样至少要求试验部位的一面保持未加工状态。通常情况下，由于矩形试样很难获得较小的粗糙度或者在矩形横截面的拐角提前萌生疲试样的加工工艺对疲劳试验结果影响很大，因此选择适当的加工工艺并严格遵守是非常重要的。能一致，按照GB/T3075—2021第5章执行。试样夹持端的形状应适合试验机的夹头。试样轴线应与力的作用线重合。C.2试样的取样方向编号等，并在性能测试试样上对修复部分和基材进行标记。试样的取样方向标记方法见图A.1。具体取样方向可由双方协定。切取试样时宜距