外加磁场作用方向对焊接残余应力的影响.pdfVIP

第42卷第11期 机 械 工 程 学 报 v01．42No．11 1月 Nov． 2006 2006年1 CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGINEERING 外加磁场作用方向对焊接残余应力的影响木 林健1 蔡志鹏1 赵海燕1 黄士卫1 朱钰安2吴 刚2 (1．清华大学机械工程系北京100084； 2．北京市设备安装工程公司 北京 100045) 摘要：针对新近发展起来的降低钢铁工件中残余应力的脉冲磁处理方法作用规律较为复杂的现状，研究了磁处理 降残余应力效果的外磁场方向这一关键因素。通过盲孔法在16Mn焊接应力试样上进行残余应力的研究，研究脉冲 磁处理前后试样中的残余应力分布，并对不同外磁场方向导致的磁处理效果进行对比。试验结果表明，在其他处 理参数相同的情形下，不同的外磁场方向可导致不同的磁处理效果：磁场沿最大主应力方向进行处理，残余应力 变化不明显；而磁场与最大主应力方向垂直进行处理，可获得较为明显的残余应力降低效果。采用电阻应变片研 究不同外磁场方向引起试样中的磁致伸缩，获得不同外磁场方向作用下试样中磁致伸缩的不同特征，分析认为， 这与脉冲磁处理效果的方向敏感性密切相关。 关键词：磁处理磁场方向残余应力磁致伸缩 中图分类号：TG441．8 量点，应力试样的形状尺寸及应力测量点的布置如 O 前言 图l所示。 近年的研究表明，脉冲磁场处理可以改变钢铁 0r_x 材料中的残余应力[卜21。美国IlllloveX公司将脉冲磁{ o 场作用在高速钢刀具上，发现处理后刀具中的残余 y ● ●‘ ，●O●o．_ 皇 应力有所改善，其使用寿命得到明显提高[3训。唐非 N ·_。_。_-__·_。________。一 等【5】的研究表明，脉冲磁场作用可降低钢铁材料中 焊接方向 的残余应力，应力分布呈整体下降趋势，下降的最 400 高幅值可达40％。 然而，也有研究表明，并不是所有磁场处理均 图1应力试样的形状尺寸及应力测量点的布置示意图 可降低残余应力，在某些情况下残余应力可能不 (o处理前测量，●处理后测量) 变[6】，在特定情况下残余应力甚至会上升[7】。 图1中，残余应力测量点布置在离焊缝中心线 由此可见，脉冲磁处理过程的现象非常复杂， 20 mm处，测量点之间间距lOmm，．磁处理前测量 不同的处理条件甚至会引起相反的应力变化趋势。 三个点处的应力，处理后测量4个点处的残余应力。 因此，对磁处理的参数进行相应的研究，有利于澄 焊接过程数值模拟和应力测试的实践都表明[8】，该 清脉冲磁处理的作用规律，便于该