分析了连续球压痕法测试材料力学性能的原理,并以不同状态的压缩机叶轮常用钢材FV520B和KMN为对象,采用连续球压痕试验与常规拉伸试验相结合的方法,测定了材料抗拉强度和屈服强度等力学性能。总结出了连续球压痕测量FV520B和KMN屈服强度的拟合方程。论证了连续球压痕试验测定再制造修复后叶轮力学性能的可行性。 并且研发了连续球压痕试验机并进行商业化推广。2．1连续球压痕试验连续球压痕试验通过电机驱动球形压头，垂直压入被测材料表面，在同一作用点上进行多次加载、部分卸载的循环过程，通过位移传感器和载荷传感器即时测量压痕深度与载荷，进而获得整个连续压痕试验过程的载荷－压痕深度曲线，并将曲线转化为材料的真应力－真塑性应变曲线，再和材料的力学性能如抗拉强度、屈服强度、压痕变形能量、应变硬化指数和强度系数等关联［11～13］材料力学性能的研究-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港电动滚圆机滚弧机折弯机。压痕产生的凹坑几何模型如图1所示［14］。图2代表压痕过程中的载荷－压痕深度曲线［14］。图1测试过程中压痕几何模型示意图2连续球压痕测试载荷－压痕深度曲线2．2真应力－真塑性应变曲线的关联连续球压痕法直接得到的是载荷－压痕深度曲线，即P－ht曲线，根据曲线，可计算出残余压痕直径dp［15］:dp=0．5CD［h2p+(dp/2)2］h2p+(dp/2)2－hp{}D1/3(1)C=5．47P(1/E1+1/E2)(2)D．Tabor已经利用传统光学测试技术［7］本文由全自动弯管机公司网站网站采集转载中国知网整理! http://www.wanguanji158.com ，总结出压痕过程中真塑性应变εP与压痕应变(dp/D)的关系式:εP=0．2dp/D(3)真应力计算式:σt=4P/(πd2pδ)(4)约束因子δ是变形状态的函数，压痕过程中有3个阶段的变形状态，分别是可回复变形的弹性阶段、弹塑性变形的过渡阶段以及主要塑性变形的全塑性阶段。根据不同材料的压痕试验结果，并考虑到δ也是应变速率和应变硬化的函数［14］，因此得到如下约束因子经验公式:8FLUIDMACHINEＲYVol.43，No．2，2015每种试样测试6个点。4试验结果4．1真应力－真塑性应变曲线通过连续球压痕试验，首先得到了材料的载荷－压痕深度曲线，然后根据式(1)～(8)将曲线转化为真应力－真应变曲线。为了方便表示，利用SSM－SuiteTM控制处理系统，分别将试验得到的载荷－压痕深度曲线和真应力－真应力真应变曲线叠加，同时也可以比较出同种材料不同状态下的压痕曲线和真应力－真应变曲线。经过试验验证，连续球压痕试验具有很好的可重复性，所以为便于表示，每种状态的板试样中各随机选取了其中一个点的压痕试验结果。图4为载荷－压痕深度曲线，图5为真应力－真应变曲线。图4载荷－压痕深度曲线叠加对比图5真应力－真塑性应变曲线对比根据图4和5可以看出，不同材料的载荷－压痕深度曲线以及真应力－真应变曲线相差较大，即使是同一种材料不同的交货状态，载荷－压痕深度曲线和真应力真应变曲线也相差比较大。图5中真应力－真应变曲线所经过的第一个点为材料的屈服点，随后根据压痕数据点和Holloman公式拟合出真应力－真应变曲线。常规拉伸试验可以得到应力－应变曲线，经过转化可以得到真应力－真应变曲线，常规拉伸试验和球压痕得到的真应力－真应变曲线对比如图6所示。由于试验试样数目众多，所以只是随机选取了其中3种状态的材料一次试验得到的曲线进行对比。图64种不同状态的材料拉伸得和压痕得到的真应力－真应变曲线对比通过对比拉伸试验和压痕试验得到的真应力－真应变曲线，可以看到，常规拉伸试验与压痕试验得到的真应力－真应变曲线还存在着一定的差异，有的符合较好，如FV520B－S。这是今后我们要更深入研究的方向。4．2抗拉强度对比常材料力学性能的研究-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港电动滚圆机滚弧机折弯机本文由全自动弯管机公司网站网站采集转载中国知网整理! http://www.wanguanji158.com