離心泵多用于油田、冶金、化工等行業(yè)，葉輪是其主要*件，葉輪的安*可*性是需要非常高的要求。因此，對(duì)離心泵葉輪的疲勞壽命、尺寸穩(wěn)定性、腐蝕開裂等方面的研究成為了*點(diǎn)。
殘余應(yīng)力是葉輪使用壽命的主要影響因素之一，本文通過對(duì)新、舊葉輪殘余應(yīng)力的大小、分布情況和變化，從而對(duì)新葉輪加工過程控制、可*性的提高能夠起到指導(dǎo)作用。
葉輪殘余應(yīng)力在一定范圍內(nèi)呈離散分布，其穩(wěn)定性不好，故殘余應(yīng)力的研究和測(cè)量具有難度。本次試驗(yàn)采用盲孔法測(cè)試殘余應(yīng)力，這是目前國(guó)際上應(yīng)用*廣泛的方法。參照標(biāo)準(zhǔn)ASME E837-99、CB 3395-92殘余應(yīng)力測(cè)試方法鉆孔應(yīng)變釋放法。
盲孔法測(cè)試殘余應(yīng)力原理
盲孔法的測(cè)試原理：假定各向同性的材料本身具有殘余應(yīng)力，且在某一區(qū)域存在的殘余應(yīng)力是均勻分布的，然后在此區(qū)域鉆一個(gè)孔，材料的連續(xù)性被破壞，孔周圍的徑向應(yīng)力變?yōu)?/span>0，從而引起孔附近區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的重新分布。具體過程如下：在具有二維應(yīng)力狀態(tài)的無限平板上粘貼電阻應(yīng)變片，分別在0°、45°、90°三個(gè)方向的釋放應(yīng)變?chǔ)?、ε2、ε3，計(jì)算出工件的殘余應(yīng)力。
試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備及測(cè)試點(diǎn)分布
JH-30殘余應(yīng)力測(cè)試儀，JH應(yīng)變片，靈敏度系數(shù)為2.08±0.5%，阻值為120±0.5Ω。
根據(jù)葉輪損壞的位置和盲孔法測(cè)量的局限性，*終確定在葉輪的前后蓋板同一半徑（距離口環(huán)15~20mm圓周上）處進(jìn)行檢測(cè)。
結(jié)果分析
葉輪殘余應(yīng)力的分布如表所示，鑄鋼材料葉輪的殘余應(yīng)力主要集中在200MPa以下，所占比例約為65%。所測(cè)新葉輪檢測(cè)點(diǎn)的結(jié)果大多小于100MPa，而舊葉輪檢測(cè)點(diǎn)主要分布在100~200MPa范圍內(nèi)。
葉輪殘余應(yīng)力算術(shù)平均值μ的分布如表2所示，結(jié)果表明：4號(hào)葉輪的殘余應(yīng)力平均值*高。
結(jié)合以上兩個(gè)表分析發(fā)現(xiàn)：不是所有新葉輪的殘余應(yīng)力均高于或低于舊葉輪，但是舊葉輪中殘余應(yīng)力值集中分布的數(shù)值（100~200MPa）高于新葉輪（<100MPa）。此外，以300MPa<μ<400MPa為例，其中舊葉輪有1個(gè)，新葉輪為0個(gè)，此范圍內(nèi)舊葉輪數(shù)量比新葉輪多。這與葉輪殘余應(yīng)力產(chǎn)生機(jī)理相關(guān)，舊葉輪比新葉輪多了拆裝和平衡試驗(yàn)時(shí)對(duì)葉輪蓋板表面的打磨過程，以及泵運(yùn)行時(shí)設(shè)備振動(dòng)、工作介質(zhì)沖刷葉輪表面時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力或是殘余應(yīng)力的松弛。
總結(jié)
新舊葉輪的殘余應(yīng)力均有高有低，沒有明顯的規(guī)律可循，但是統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)舊葉輪中殘余應(yīng)力值（算術(shù)平均值）較高的葉輪數(shù)量比新葉輪多，新葉輪殘余應(yīng)力值集中分布在<100MPa范圍內(nèi)，舊葉輪集中分布在100~200MPa范圍內(nèi)。
葉輪殘余應(yīng)力測(cè)試與分析對(duì)新葉輪加工過程控制、可*性的提高能夠起到指導(dǎo)作用，為舊葉輪的再制造提供支持。
