剝層法屬于機(jī)械釋放法，多用于金屬材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力測(cè)量，此方法測(cè)量時(shí)需將被測(cè)點(diǎn)周圍的金屬材料完全切割下來，使得殘余應(yīng)力在每層切割后得到釋放并使材料產(chǎn)生變形，用應(yīng)變片測(cè)出微應(yīng)變，再利用力學(xué)公式算出殘余應(yīng)力。
為了了解金屬材料的殘余應(yīng)力對(duì)加工過程產(chǎn)生的影響，須對(duì)材料內(nèi)部殘余應(yīng)力的大小和分布狀況進(jìn)行測(cè)量。因此我們需要研究其內(nèi)部的殘余應(yīng)力分布規(guī)律。本文使用剝層法對(duì)LD10鍛造鋁合金材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力分布進(jìn)行了試驗(yàn)研究。這種方法應(yīng)變釋放率高，測(cè)量結(jié)果比較準(zhǔn)確，并且可以測(cè)量出殘余應(yīng)力沿深度方向的變化。
殘余應(yīng)力測(cè)量原理
如果構(gòu)件的殘余應(yīng)力為單向應(yīng)力狀態(tài)，在需要測(cè)量處沿著殘余應(yīng)力方向粘貼應(yīng)變片，切除一層材料后，測(cè)出此點(diǎn)應(yīng)變，然后用胡克定律計(jì)算出相應(yīng)方向的殘余應(yīng)力為：
σ=Eε （1）
如果試件不是單向應(yīng)力狀態(tài)，需要測(cè)定試件X、Y兩個(gè)方向的殘余應(yīng)力時(shí)，那么沿X和Y兩個(gè)方向粘貼應(yīng)變片，切割工件后，測(cè)出兩個(gè)方向的應(yīng)變?chǔ)舩和εy，然后按下式計(jì)算出殘余應(yīng)力的大小和方向。
（2）
本試驗(yàn)在每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的X和Y兩個(gè)方向都粘貼應(yīng)變片，每層切削完應(yīng)變片周圍的材料，記錄下本層測(cè)量點(diǎn)處兩個(gè)方向的應(yīng)變?chǔ)?/span>x，εy，換算出殘余應(yīng)力σx和σy。然后再重新粘貼應(yīng)變片測(cè)量下一場(chǎng)數(shù)據(jù)，每層測(cè)量間隔4mm，直至測(cè)量深度達(dá)到試件中面。根據(jù)鍛造的工藝條件，測(cè)量之前做出如下假設(shè)：假定殘余應(yīng)力在平行于中性面的任一平面內(nèi)分布不均勻，并且隨厚度變化，但是其分布規(guī)律沿中性面對(duì)稱分布，因此在試驗(yàn)中，需要切除一半深度的材料，由對(duì)稱性即可獲得整個(gè)的殘余應(yīng)力分布規(guī)律。
試驗(yàn)材料及所需儀器
材料選用自由鍛造成形的LD10鋁合金鍛件，是一種高強(qiáng)度鋁合金，從鍛件中切取240mm*200mm*120mm的試件。
本試驗(yàn)在XK7132數(shù)控銑床上進(jìn)行，該數(shù)控銑床主軸的*高轉(zhuǎn)速為3000r/min，功率為2.2KW，*大進(jìn)給速度為4m/min。切削參數(shù)：主軸轉(zhuǎn)速v=2000r/min，進(jìn)給速度為f=200mm/min，軸向切深為2mn，徑向切深為6mm。為測(cè)量LD10鍛造鋁合金試件在試驗(yàn)當(dāng)中的微應(yīng)變，采用JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀，電阻應(yīng)變片采用單周箔式應(yīng)變片。
試驗(yàn)結(jié)果
1. 采用剝層法可以對(duì)鍛造鋁合金LD10試件進(jìn)行較為的殘余應(yīng)力測(cè)量，不僅可以得到試件表層殘余應(yīng)力的大小，而且還能獲得其沿深度方向的變化。
2. 鍛造鋁合金LD10中*大殘余壓應(yīng)力出現(xiàn)在試件邊緣的表層這類金屬流動(dòng)*快的區(qū)域，而*大殘余應(yīng)力則出現(xiàn)在試件腰部中間一些金屬流動(dòng)緩慢的區(qū)域。
3. 鍛造鋁合金內(nèi)部殘余應(yīng)力其分布規(guī)律和部位有關(guān)，*心處和邊緣處殘余應(yīng)力分布規(guī)律相反，*心處殘余應(yīng)力變化曲線呈M型，越靠近邊緣曲線形狀越相似與W型。
