一种对直流电位法测量高温裂纹长度精度的标定方法

摘要

本发明是一种对直流电位法测量高温裂纹长度精度的标定方法，该方法使用勾线法和直流电位法对高温合金试样进行的裂纹长度测量，由于试样断口部分的裂纹前缘是一弧形，中间裂纹长度最长，试样表面的裂纹长度最短。将电位法测量得到的裂纹长度，分别与勾线法得到的平均裂纹长度、表面裂纹长度和内部裂纹长度进行比较，认为所使用的直流电位测量方法，与勾线法测量的平均裂纹长度最为一致，可以使用勾线法对裂纹长度进行标定。

主权项

一种对直流电位法测量高温裂纹长度精度的标定方法，其特征在于：该方法的步骤如下：步骤一、参照航标HB7680‑2000的要求，加工1个紧凑拉伸标定试样(11)，在标定试样(11)的切口(1)两侧的试样宽度面(2)上各标记一个电流输入焊点位置(3)，该电流输入焊点位置(3)处于试样宽度W和试样厚度B的中心，在标定试样(11)的切口(1)的开口端两侧的试样厚度面(4)上各标记一个电压输出焊点位置(5)，该电压输出焊点位置(5)处于试样厚度B的中心及距离切口中心线(6)0.175倍试样宽度W位置上；步骤二、用点焊的方式将导线(7)与上述焊点连接，将标定试样(11)电流输入焊点位置(3)上的两根连接导线与直流电源(8)连接，将标定试样(11)的电压输出焊点位置(5)上的各两根导线(7)与信号放大器(9)连接；步骤三、将标定试样(11)随炉升温至试验温度，试验温度范围为600℃～900℃，保温至标定试样(11)热透，计算机(10)记录标定试样(11)的试验过程中的电压值；步骤四、通过电压值换算出标定试样(11)上的裂纹长度，换算计算过程按公式(1)～(3)的顺序完成：$X=1n[\left(\frac{e^{\frac{\mathrm{\pi Y}}{4W}}+e^{-\frac{\mathrm{\pi Y}}{4W}}}{2\cos \left(\frac{{\mathrm{\pi \alpha }}_0}{2W}\right)}\right)+\sqrt{{\left(\frac{e^{\frac{\mathrm{\pi Y}}{4W}}+e^{-\frac{\mathrm{\pi Y}}{4W}}}{2\cos \left(\frac{{\mathrm{\pi a}}_0}{2W}\right)}\right)}^2-1}]...\left(1\right)$$Z=\frac{e^{\frac{\mathrm{\pi Y}}{4W}}+e^{-\frac{\mathrm{\pi Y}}{4W}}}{e^{(u-X)}+e^{-(u-X)}}...\left(2\right)$$\frac{a}{W}=2/\pi [\frac{2}{\pi }-\arctan \left(\frac{Z}{\sqrt{1-Z^2}}\right)]...\left(3\right)$式中：W试样宽度；a0为起始裂纹长度，该长度是标定试样(11)的中心加载线到切口(1)前端的距离；a为裂纹长度，该长度是标定试样(11)的中心加载线到裂纹前端的距离；Y为切口中心线(6)到其两侧的电压输出焊点位置(5)的距离，U电压值；每当标定试样(11)上的裂纹长度的扩展增量达到2～4mm时，对标定试样(11)施加一个大于试验载荷的试验力，该试验力为试验载荷力值的1.4倍～1.6倍，该试验力会在标定试样(11)的裂纹扩展面上留下一个痕迹(13)，该痕迹(13)呈弧形；步骤五、当标定试样(11)断裂时，对标定试样(11)的裂纹扩展面上的每一条痕迹(13)到起始裂纹端(12)的距离，在痕迹(13)上选取的测量位置点在标定试样(11)的厚度方向上依次为0、B/4、B/2、3B/4、B；步骤六、将步骤五中每一条痕迹(13)的测量结果的平均值作为标定值，将该标定值与相应位置处的裂纹长度进行比较，将差值作为直流电位法测量高温裂纹长度的误差，通过调节信号放大器(9)的放大倍数，消除该误差。