锰钢板焊接残余应力测试研究

焊接结构因其高强度和能满足各种尺寸和形状的要求等优点，被广泛应用于各种机械设备中。然而，焊接件容易产生残余应力，这会缩短构件使用寿命，甚至产生裂纹。为解决这一问题，厂家采用超声波冲击去除残余应力。采用盲孔法对自制锰钢板焊接件进行残余应力测试，得出超声前后各点的应力变化情况，从而分析超声波冲击去应力的效果。

测点选择

自制锰钢焊接件采用两面焊接。为了试验的反复验证，一共加工了三件相同的锰钢焊接件，实验结果可以相互吻合，所以对其中两件的测试情况进行说明分析。

测点的位置将直接影响测试结果，同时考虑可操作性等各方面的因素。对样品一，在样品的三条焊缝中部附近各取一点，测点离焊缝的距离约5mm。对样品二，选点与di一件样品选点位置基本对应，第4、5点与第一件样品的第1点位置对应，第6点与第3点位置对应。

残余应力测试方案

试验首先在室温、原试件不进行任何处理的情况下进行试验。采用角磨机、粗砂纸等依次对测点附近进行打磨；使用酒精棉清洗测点，直到棉球无任何污垢为止；采用JH-496胶水对三轴应变花进行粘贴。粘贴方向如下：①样品一，粘贴方向是（-45）°、0°、（+45）°，其中，0°方向是垂直于焊缝的方向，从0°顺时针方向是-45°，逆时针方向是+45°；②样品二，粘贴方向是0°、45°、90°，其中0°方向与焊缝平行。连接导线采用的是屏蔽线，以zui大限度的减少外界的干扰。

采用半桥、公共温度补偿的接线方式，使用JHMK残余应力测试系统对测点各方向进行测试。准备工作完成后，首先将仪器清零，在仪器零点稳定后，在应变花的顶点处采用2mm的钻头钻孔，孔深约2mm，等仪器数据稳定后，记录各方向的应变值；然后采用超声冲击设备对焊缝进行振动冲击，冲击结束数据稳定后，第二次记录相应点各方向的应变值，以便进行后续分析。前后测得的数据，如表1所示。

残余应力测试数据分析

试验采用先钻孔后超声的顺序进行，表中超声前是指钻孔后的数据，超声后是指在钻孔的基础上，进一步超声冲击后的数据。

从计算后的数据可以看出，通过超声冲击后各点的等效应力都有所增加，平均增幅在60MPa左右。利用钻孔法基本能释放焊缝附近的绝大部分残余应力，配合超声冲击能更彻底的去处残余应力。

通过实验表明：操作技术对实验结果有直接的影响。贴片的角度、质量、钻孔的精准位置，冲击强度与冲击时间的把握，都是影响试验结果的直接因素，都需要再后续的试验过程中加以完善。

总结

试验采用盲孔法对焊接件焊缝附近的残余应力进行测试，验证了超声冲击法在工程上应用的可行性，为工程实践及研究性试验教学的开展积累了经验。