《鋁及鋁合金薄板變形量及殘余應力測試方法 切縫翹曲法》

1T/CNIAXXXX—XXXX鋁及鋁合金薄板變形量及殘余應力測試方法切縫翹曲法本文件給出了鋁及鋁合金薄板變形量測試方法——切縫翹曲法。本文件適用于采用切縫翹曲法測試厚度為0.2mm~6.35mm鋁及鋁合金薄板變形量及殘余應力的方法。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。JJG341光柵線位移測量裝置3術語和定義GB/T8005.1界定的術語和定義適用于本文件。4原理采用高速銑刀等低附加應力的材料去除方法，垂直薄板表面逐層銑削制備一定寬度的縫隙，打破殘余應力在薄板厚度上的平衡，板材厚度上的殘余應力不均勻引起板材翹曲變形，基于剛度、彎矩與翹曲變形量的關系，獲得翹曲變形量與相應切縫深度下的殘余應力關系，實現(xiàn)薄板加工變形的評價。2T/CNIAXXXX—XXXX圖1測試原理圖5儀器設備5.1激光位移傳感器:符合JJG341規(guī)定，測試分辨率不低于5μm。5.2夾持裝置:由上、下夾頭和上、下壓塊組成，用于固定試樣。5.3銑刀:三刃直柄立銑平底刀。6試樣從產(chǎn)品上切?。ㄒ瞬捎镁€切割方式）一個產(chǎn)品縱向試樣和一個產(chǎn)品橫向試樣，試樣尺寸為100mm×50mm×全厚度。應保留板材的上下原始表面，側(cè)面可銑平或保留線切割原始表面。）；）；）；圖2取樣位置示意圖7測試步驟7.1試驗參數(shù)確定7.1.1切縫寬度：2mm~8mm，建議優(yōu)選4mm。7.1.2道次進給量：宜為0.05mm~0.2mm。7.1.3總銑切深度：宜達到板材厚度的1/2。7.1.4銑刀轉(zhuǎn)速：50r/s~150r/s。7.1.5切縫位置：切縫中心線到翹曲量測試點宜為50mm。7.2試樣裝夾及初始值清零7.2.1用夾持裝置的上、下夾頭水平夾緊薄板厚度方向，夾持長度應小于試樣長度的1/2，如圖3所示。3T/CNIAXXXX—XXXX圖3薄板殘余應力測試過程各結(jié)構(gòu)組成7.2.2在試樣的另一端標記翹曲量測試點、切縫中心線，測試點位于試樣該端的寬度方向中心，切縫中心線垂直于試樣長度方向且通過試樣表面幾何中心。7.2.3調(diào)整激光位移傳感器，使得激光位移傳感器光斑與翹曲量測試點重合。7.2.4調(diào)整激光位移傳感器與試樣之間的垂直距離位于激光位移傳感器有效測試區(qū)，將激光位移傳感器讀數(shù)清零，如圖4所示。圖4初始翹曲量測試清零7.3測定7.3.1移動上、下壓塊夾緊試樣。7.3.2調(diào)整銑刀位置，使得銑刀中心位于切縫中心線邊緣。7.3.3垂直調(diào)整銑刀位置，使得銑刀底部下移單道次進給量。4T/CNIAXXXX—XXXX7.3.4沿切縫中心線按試驗參數(shù)移動銑刀，進行水平切縫。7.3.5單道次切縫結(jié)束后，移動上、下壓塊松開試樣。7.3.6讀取激光位移傳感器數(shù)值，如圖5所示。記錄該道次翹曲變形量。7.3.7重復7.3.1~7.3.6，記錄第i道次切縫深度及翹曲變形量（見表1），直至切縫深度達到板厚的1/2，結(jié)束試驗。圖5切縫約束翹曲量采集表1翹曲量記錄示例表12345i8試驗數(shù)據(jù)處理第i道次殘余應力σi按公式（1）計算，數(shù)值以兆帕（MPa）表示：σiIi——第i道次未切割區(qū)域橫截面慣性矩；hIi1——第i-1道次未切割hIi1——第i-1道次未切割區(qū)域橫截面慣性矩。5T/CNIAXXXX—XXXX9結(jié)果表示9.1厚度不小于3mm薄板結(jié)果表示以殘余應力計算結(jié)果作為厚度不小于3mm薄板試驗結(jié)果。分別將L向和T向所有切縫深度增量的殘余應力值從厚度中心點對稱出另一半厚度的殘余應力值，得出板材L向和T向全厚度殘余應力分布結(jié)果。表2給出了對稱推算示例（以3.2mm厚度的7075合金T6態(tài)薄板為例）。表27075合金T6態(tài)薄板（厚度為3.2mm）殘余應力測試數(shù)據(jù)結(jié)果示例殘余應力/MPa132345678915///2///5////6T/CNIAXXXX—XXXX///3//9.2厚度小于3mm薄板結(jié)果表示以變形量實測值作為厚度小于3mm薄板試驗結(jié)果。10試驗報告試驗報告應包括以下內(nèi)容：a)牌號、狀態(tài)；b)批次號；c)切縫參數(shù)；d)試驗結(jié)果：——＜3mm薄板翹曲量記錄；——≥3mm薄板L向和T向殘余應力計算結(jié)果、殘余應力在厚度方向的分布圖。7T/CNIAXXXX—XXXX（資料性）試樣變形方向示意圖A.1試樣變形方向為正向示意圖見圖A.1。圖A.1試樣變形方向為正向示意圖A.2試樣變形方向為負向示意圖見圖A.2。圖A.2試樣變形方向為負向示意圖8T/CNIAXXXX—XXXX（資料性）鋁合金薄板變形量分布圖典型示例B.10.67mm厚度2024鋁合金薄板銑槽線速度5mm/s，銑刀轉(zhuǎn)速150r/min，道次進給量0.1mm,銑槽寬度4mm。圖B.10.677mm厚度2024鋁合金薄板變形量與試樣厚度位置關系曲線B.21.35mm厚度2024鋁合金薄板銑槽線速度5mm/s，銑刀轉(zhuǎn)速150r/min，道次進給量0.1mm,銑槽寬度4mm。圖B.21.35mm厚度2024鋁合金薄板變形量與試樣厚度位置關系曲線B.31.6mm厚度2024鋁合金薄板銑槽線速度5mm/s，銑刀轉(zhuǎn)速150r/min，道次進給量0.1mm,銑槽寬度4mm。9T/CNIAXXXX—XXXX圖B.31.6mm厚度2024鋁合金薄板變形量與試樣厚度位置關系曲線B.41.6mm厚度2524鋁合金薄板銑槽線速度5mm/s，銑刀轉(zhuǎn)速150r/min，道次進給量0.1mm,銑槽寬度4mm。圖B.41.6mm厚度2524鋁合金薄板變形量與試樣厚度位置關系曲線B.51.6mm厚度7075鋁合金薄板銑槽線速度5mm/s，銑刀轉(zhuǎn)速150r/min，道次進給量0.1mm,銑槽寬度4mm。T/CNIAXXXX—XXXX圖B.51.6mm厚度7075鋁合金薄板變形量與試樣厚度位置關系曲線T/CNIAXXXX—XXXX（資料性）鋁合金薄板變形量及殘余應力分布圖典型示例C.13.2mm厚度7075鋁合金薄板銑槽線速度5mm/s，銑刀轉(zhuǎn)速150r/min，道次進給量0.1mm,銑槽寬度4mm。圖C.13.2mm厚度7075鋁合金薄板切縫翹曲量與試樣厚度位置關系曲線圖C.23.2mm厚度7075鋁合金薄板殘余應力與試樣厚度位置關系曲線T/CNIAXXXX—XXXX圖C.33.2mm厚度7075鋁合金薄板殘余應力與試樣厚度位置關系曲線（對稱處理）C.24.1mm厚度7075鋁合金薄板銑槽線速度5mm/s，銑刀轉(zhuǎn)速150r/min，道次進給量0.1mm,銑槽寬度4mm。圖C.43.2mm厚度7075鋁合金薄板切縫翹曲量與試樣厚度位置關系曲線T/CNIAXXXX—XXXX圖C.53.2mm厚度7075鋁合金薄板殘余應力與試樣厚度位置關系曲線圖C.63.2mm厚度7075鋁合金薄板殘余應力與試樣厚度位置關系曲線（對稱處理）T/CNIAXXXX—XXXX（資料性）鋁合金產(chǎn)品切縫翹曲法變形量結(jié)果轉(zhuǎn)化為殘余應力與x射線測試結(jié)果對比典型示例D.10.67mm厚度2024鋁合金薄板圖D.10.67mm厚度202