残余应力检测对比试验

X射线检测设备采用日本Rigaku公司生产的MSF-3M射线应力分析仪。其主要参数分别是：管电压为30kV(固定);管电流为0.5～10mA(连续可调);X射线类型为Ka;靶材为Cr;有效聚焦为4mm×4mm;2θ测角范围为140°～170°;ψ测角范围为0°～45°。

试验前，确保X射线应力分析仪的检测精度，利用X射线应力分析仪对零应力铁粉进行检测，结果在-2.74～1.5MPa范围内，满足精度要求。

1 Q235钢

选用Q235钢，试样表面粗糙度Ra不大于3.2μm。试样共12块，分为A、B两组，每组6块，按顺序编号。

对A、B两组试样分别采用超声和X射线应力进行检测，超声检测前需要进行零应力标定，取每组的编号1试样作为零应力标定，每个试样都重复检测直至稳定。由于残余应力在不同方向上具有一定的差异，所以在用X射线法检测残余应力时，应保证其检测方向与超声检测方向相同。使用的超声应力传感器两个换能器的间距为50mm，在超声检测区域选取3个等分区域，每次利用X射线检测其中一个区域，每个试样都检测3次，如图4所示。

2 685钢

定值试块采用喷丸工艺制作残余压应力定值试块，试块材料为685钢，表面粗糙度Ra不大于3.2μm。喷丸前对试块进行退火处理(加热到450℃保温2h，然后再随炉冷却)，以消除初始应力。热处理后，对工件表面氧化膜进行清理，然后对试块采用单个喷嘴进行喷丸处理。将试块放入保温箱(温度在18～22℃)，以防止长时间昼夜温差大造成试块应力自然释放。

对6mm厚和20mm厚定值试块的残余应力分别采用超声法与X射线法进行长期监测。超声法零应力标定采用不同厚度分开标定，即利用6mm厚经退火处理而未喷丸的试块标定6mm厚定值试块零应力，20mm厚经退火处理而未喷丸的试块标定20mm厚定值试块零应力。定值试块的监测区域如图5所示。

3 45钢C形环

加工一45号钢C形环，试样表面粗糙度Ra不大于3.2μm。通过旋动螺母，调节C形环的径向压缩量，从而实现应力加载。分别采用超声法和X射线法检测加载的应力，超声法零应力标定在径向压缩量为0mm时，检测的现场和检测区域如图6所示。

4 铝合金

对LY12铝合金：试样分别采用超声与X射线进行残余应力检测。试样表面经过精磨加工，图7为铝合金试样的检测区域示意图，其中超声检测区域为5个长方形区域，从左到右依次编号;X射线检测区域为15个方形区域，即每个超声检测区域对应3个X射线区域。超声检测的零应力标定等方法与3.1中Q235钢的试验方法相同。