Page 38 - 2023中国无损检测年度报告
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应力模拟加载试验系统组成如图 5 所示。利 3 高铁轴承滚道压缩应力梯度超声预置技术
用任意波形发生器产生谐波串信号作为参考信号 高铁轴承、传动轴承、大型船舰用轴承、机
模拟试件的零应力状态，随后利用信号发生器相 床轴承等轴承构件内表面内部三维余应力分布状
对超声信号收发卡激励信号的延时功能产生 10 ns 态对轴承加工精度与变形、耐磨损性能、耐烧蚀
的延时信号用来模拟试件在基准应力状态下的超 能力、保形能力和服役可靠性与寿命有重要影响。
声信号状态，最后再在基准延迟信号的基础之上 轴承构件是制造工业中的重要部件，长期工作于
施加 0.1 ns 的增量延迟，用以模拟增量应力状态 重载荷、多次循环接触疲劳应力以及滑动磨损等
下的超声信号。设试件的应力系数为 5 MPa/ns 环境，失效形式以磨损失效、强度失效、腐蚀失
（典型铝合金的材料性质），则在此模拟条件下， 效等为主。
对于 5 MHz 信号，仪器的分辨力试验结果如表 1 在加工过程中，轴承构件内部会产生和驻留
所示。
残余应力，尤其是轴承构件需要经过毛胚的锻造
成型、车削、磨削、渗氮、滚压或喷丸、表面淬
火等塑性和冷热加工过程，从而在轴承构件内部
产生和驻留按一定梯度分布的残余应力。掌握和
控制轴承构件内部的残余应力状态变得十分重要，
通过超声无损检测的方法测量内部残余应力梯度
分布状态，再通过超声滚压方法在内部预置残余
压应力，控制内部残余应力的分布状态，即轴承
滚道压缩应力梯度超声预置技术。超声滚压预置
应力系统如图 6 所示。
图 5 应力模拟加载试验系统组成
表 1 仪器分辨力模拟试验结果 图 6 超声滚压预置应力系统
理论应力 /MPa 应力检测值 /MPa 超声滚压表面强化技术是一种新型的材料表
40.0 层后处理工艺，利用预置初始静压力和动态超声
40.0 冲击力耦合的方式对材料表层进行往复加工，在
40.0 40.0 高能超声的作用下，对材料产生超声软化效应，
40.0 获得更深的表面纳米硬化层和有益的残余应力。
基于（GB/T 38811—2020）《金属材料 残余
39.8 应力 声束控制法》采用高能声束残余应力调控
40.4 技术对坯料进行应力调控，去除材料内部残余拉
40.4 应力后，在材料的内部预置出残余压应力，以形
40.4 40.4 成较密的晶体组织结构，从而达到表面强化的效
40.2 果，进而提高轴承的接触疲劳寿命，解决了多项
40.4 技术难题。超声滚压预置残余应力分布曲线如图
7 所示。
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