一种激光增材制造零件内部三维残余应力的测试方法

摘要

本发明公开了一种激光增材制造零件内部三维残余应力的测试方法，属于残余应力测试技术领域。该方法是在逐层钻孔法的基础上，通过建立补偿系数公式，计算补偿系数对测量结果予以补偿，提高逐层钻孔法的测量精度。其次为测量零件内部三维残余应力，在相同工艺条件下采用激光增材制造的方法打印两块尺寸相同的样件，并从两个方向采用逐层钻孔法进行残余应力测量，最后对测量结果进行组合，得出激光增材制造零件内部三维残余应力。采用本发明提出的三维残余应力测试方式能够准确检测激光增材制造零件的内部三维残余应力分布状态及变化趋势，为激光增材制造零件内应力控制，防止零件变形开裂提供了方法和依据。

主权项

一种激光增材制造零件内部三维残余应力的测试方法，其特征在于：该方法首先采用逐层钻孔法测量经过去应力热处理的标定样块的内部残余应力，并依据测量结果拟合出补偿系数公式，对测量结果予以补偿；然后采用激光增材制造技术在相同工艺条件下制造出两块尺寸相同的零件，并从两个方向采用逐层钻孔法对残余应力进行测量；最后采用补偿系数公式对零件的残余应力测量结果进行补偿，补偿后的残余应力值再进行组合，得出零件内部三维残余应力；该方法包括如下步骤：(1)选取一块与待测量零件相同的材料作为标定样块，对其进行去应力热处理，使其内部应力均布；(2)在标定样块表面取5个测量点，采用逐层钻孔法对其进行测量，标定样块的残余应力值测量值逐层衰减，需要进行补偿；以5个测量点第一层测量值的平均值作为整个标定样块的标准残余应力值，然后将第2层至最后一层测量的残余应力值与样块标准残余应力值进行对比，求出各层的补偿系数；最终依据层数和补偿系数的关系，采用多项式回归法，拟合出x向和y向的残余应力补偿系数经验公式为：y_αx＝0.0188x³‑0.3174x²+1.9333x‑3.3181  (1)y_αy＝0.0223x³‑0.3607x²+2.0799x‑3.5101  (2)式中：x为钻孔的层数，y_αx为x方向的残余应力补偿系数，y_αy为y方向的残余应力补偿系数；(3)采用激光增材制造技术在相同工艺条件下制造出两块形状尺寸相同的零件，这两个零件的应力分布状态相同；分别从两个方向采用逐层钻孔法测量两个零件的残余应力值；(4)应用步骤(2)所得补偿系数经验公式，对步骤(3)测量的各个残余应力值进行补偿，再将经过补偿后的各残余应力值进行组合，最终得到零件内部三维残余应力。