黄铜内外丝三通球芯角阀是给排水输送与调控系统中的关键部件, 其阀体自身的品质优劣, 直接关系到整套管道系统的使用寿命、日常运行的稳定性与安全性。而阀体在铸造、机加工、热处理等多道制造环节中, 还会不可避免地产生残余应力。

这类未经规范处理的残余应力, 容易导致后续产品出现变形、开裂或密封失效等问题。残余应力的测试, 是保障这类角阀产品有关质量的重要检测手段,其中盲孔法是当前业内应用较广泛的一种实测方法,本文将会系统完整地介绍盲孔法的测试原理,以及盲孔法测试注意事项。

一、黄铜阀体残余应力来源

黄铜阀体的残余应力, 来源于生产流程中的多个制造环节。铸造流程中, 熔融金属注入模具后逐渐冷却凝固, 且阀体不同位置的尺寸与热量传导状态存在差异, 造成各位置冷却速度不一致, 由此产生热应力。

机加工环节中, 切削刀具和阀体表面相互作用时, 会使表层材料产生塑性变形, 一部分表层材料受到拉伸作用, 另一部分表层材料则受到压缩作用, 形成加工应力；热处理环节若加热与冷却的速率控制不当, 还会额外引入组织应力, 此外焊接连接的部位、螺纹加工过的区域这类结构偏特殊的区域, 亦是应力集中的高发区域。这些残余应力叠加后, 有可能超出材料本身的屈服极限, 最终导致阀体出现微裂纹或尺寸发生变化。

二、盲孔法测试原理

对于应用较为广泛的局部残余应力实测方法里包含着叫盲孔法, 它们的核心操作是要在阀体的那些待测表面钻设特定小尺寸的盲孔, 通过钻孔作业来释放待钻的孔周领域已经存在的原始残余应力, 再要通过那种应变片精准测量出来应力释放后产生的那些应变变化, 最终借助推导计算出待测的具体部位的对应原始残余应力数值。

正式测试过程中, 首先要在特定的阀体待测位置粘贴玫瑰型应变花, 随后使用专门设计的微型定向旋转钻机, 在玫瑰型应变花的正几何中心点位钻设可控式深度的微小盲孔, 等到钻孔的精细操作完全结束并稳定后, 盲孔内留存的孔周残余应力会逐步释放, 此时对应粘贴在玫瑰型应变花上的多组微型应变片会全方位实时采集并记读维度相关应变数据, 再依据弹性力学理论框架下的精准化公式, 将采集到的分应变数据逐一代入搭建完成的结构化应力计算模型中, 计算得到阀体测试表面区域的主应力大小和方向。

盲孔法适用于处于弹性范围的金属材料, 黄铜阀体也可采用。但由于黄铜屈服强度相对较低、材质较软, 钻孔时需防止塑性变形和加工硬化影响。钻孔直径常控制在1.5～2.0 mm, 具体孔深按检测标准和标定要求确定。

它是工业领域中十分常用的残余应力检测方法, 对场地与配套机具要求不高的长处,在金属构件的残余应力检测任务中发挥重要作用。

三、测试注意事项

在开展和阀体正式测试工作前, 先仔细清理阀体表面油污, 采用化学清洗或轻度打磨去除油污和氧化层, 避免过度打磨引入新的表面应力。确保后续应变片粘贴的足够牢固, 避免测试过程中应变片脱落或移位。

钻孔的各项参数需结合阀体自身材料特性与具体壁厚来合理设置, 要避免钻孔过深, 既能防止对测量精度造成干扰, 也能避免破坏阀体原有结构, 同时测试点位须避开螺纹、焊缝这类高应力集中的区域, 并选取可代表阀体实际受力或工况的平面区域, 测试完成后还需对钻孔位置进行密封处理, 防止介质渗入引发阀体腐蚀。