应力是形成鼓动机气缸盖在临盆历程中形成裂纹和加工尺寸安稳性差的出处之一。在鼓动机运行历程中，气缸盖会遭到螺栓紧固力、燃气暴发压力以及活塞、连杆等形成的惯性力和离心力的效用，这些巨细和方位都不不异的力，会负气缸盖产生轻飘的蜿蜒和旋转。其余，在气缸盖锻造历程中，会形成残存应力，这使得气缸盖的应力状况更为繁杂。采纳一些法子也许下降气缸盖临盆历程中形成的锻造残存应力。时时经过热责罚消除工件的锻造残存应力，不同热责罚工艺消除残存应力的成就略有不同，这是由热责罚消除残存应力的机理决计的。因此，确切测定气缸盖在热责罚先后的残存应力，是拟订热责罚工艺的紧要前提。方今，国内气缸盖残存应力探测法子首要有盲孔法和全释放应变法。两种法子时时都合适表面残存应力的探测，但关于鼓动机气缸盖，仅经过表面残存应力来评估热责罚先后的残存应力状况是不通盘的。

为此，来自潍柴动力股分有限公司和华夏科学院金属钻研所核用材料平安与评估评估要点测验室的刘庆义、姜爱龙、陈静等钻研人员针对灰铸铁和蠕墨铸铁两种气缸盖，采纳压痕应变法、全释放应变法和深孔(Deep-HoleDrill,DHD)法探测其在热责罚先后的残存应力，来评估热责罚消除残存应力的成就。压痕应变法用于衡量气缸盖的表面残存应力，并经过全释放应变法对各探测点的残存应力停止考证，而后采纳DHD法对气缸盖深度方位的残存应力停止探测，以赢得较通盘的残存应力探测终于。

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探测道理

1.1压痕应变法和全释放应变法

压痕应变法是经过压痕外弹性区的应变增量求解原始残存应力的法子，采纳应变片做为衡量用敏锐元件，在应变花核心部位采纳攻击加载方法创造压痕，经过纪录压痕外弹性区应变增量的变动，再计划得出残存应力。压痕应变法探测终于的确切性高、安稳性好且操纵便利，是方今不依赖于材料的物性参数且最热诚无损探测的一种应力探测法子。压痕应变法多用于探测钢组织件的残存应力，在铝合金、钛合金等组织件中的运用也慢慢加多。压痕应变法的探测界限不受材料束缚，关于不同的材料，须要赢得与每种材料力学特征干系的残存应力计划函数，这决计了探测终于的确切度。根据GB/T—《金属材料残存应力测定压痕应变法》，钻研人员采纳实验标定和摹拟标定联结的方法，获患了灰铸铁和蠕墨铸铁的应力计划函数，见式(1)和式(2)。

根据GB/T—《金属材料残存应力测定全释放应变法》，经过测得X，就也许计划赢得Y，再根据胡克定律，即可赢得残存应力。采纳全释放应变法也许对压痕应变法的终于停止考证，全释放应变法的探测道理也是基于胡克定律，用于表征剖解后小块近表面的残存应力。钻研人员采纳的压痕应变法探测征战是华夏科学院金属钻研所自决研发的KJS系应力探测系统，见图1，该系统包含KJS系应力探测仪和FS型带锯床及DK型电火花切割机。

图1KJS系应力探测系统

1.2DHD法

DHD法是方今探测组织材料深度方位残存应力水准的首要法子之一。海外学者们采纳DHD法首要用于钻研钢结谈判焊接件，国内钻研较少，仅在上海交通大学和中南林业科技大学有过开头的钻研终于，并未在本质组织的残存应力探测中得以推行运用。DHD法探测历程见图2，简化后的计划公式见式(3)和式(4)。

图2DHD法的探测历程暗示

经过确切衡量出测孔在套孔前(见图2环节2)后(见图2环节4)的直径变动，也许计划出残存应力的巨细。钻研人员在停止DHD法探测残存应力时，采纳DIATEST3.0内径衡量仪和电火花(ElectricalDischargeMachining,EDM)切割技能。

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气缸盖热责罚先后的残存应力探测

2.1压痕应变法探测终于

气缸盖材料有灰铸铁和蠕墨铸铁两种材料，国有4种型号的气缸盖，离别记为1号、2号、3号、4号气缸盖。1，2，3号气缸盖材料为灰铸铁，4号气缸盖材料为蠕墨铸铁。1号和2号气缸盖是规格类似的袖珍气缸盖，3号和4号气缸盖规格相对较大。

图3气缸盖残存应力探测场所暗示

残存应力探测场所见图3，1号和2号气缸盖表面有4个探测点，3号和4号气缸盖表面有3个探测点。压痕应变法探测终于见表2，全释放应变法探测终于见表3，表中σ1，σ2为残存主应力。

表1不同气缸盖表面不同场所残存应力的压痕应变法探测终于

表2不同气缸盖表面不同场所残存应力的全释放应变法探测终于

由表1和表2看来，气缸盖表面残存应力均为压应力，压痕应变法和全释放应变法的残存应力探测终于一致，从表面探测终于来看，热责罚后气缸盖表面压应力力未显然减小。

2.2DHD法探测终于

对1号、3号和4号气缸盖的探测点1，2号气缸盖的探测点3停止深度方位的残存应力探测，探测终于见图4。气缸盖深度方位的残存应力根本在拉、压状况间变动，拉应力峰值在40MPa左右，热责罚后气缸盖的残存拉应力峰值未有下降。

图4不同气缸盖不同场所残存应力的DHD法探测终于

从DHD法探测终于(图4)还看来：1号气缸盖热责罚前为压应力状况，热责罚后残存应力性质有所变换，压应力峰值下降；2号气缸盖热责罚先后的残存应力水准险些没有变动，坚持在-40~40MPa；3号气缸盖热责罚后的残存压应力峰值有所下降，拉应力峰值根本保持在40MPa如下；4号气缸盖热责罚先后的残存应力散布根本无变动，注明热责罚工艺没有显然下降气缸盖的残存应力水准。相比压痕应变法、全释放应变法及DHD法的探测终于发掘，气缸盖表面残存应力以压应力为主，前两种法子的探测终于一致，全释放应变法测得的数值略低，这与DHD法测得气缸盖深度方位的残存应力探测终于也是符合的。

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论断

(1)经过压痕应变法和全释放应变法测得气缸盖表面的残存应力根本为压应力，两种法子测得的残存应力水准相当。除3号气缸盖外，其它气缸盖热责罚后的表面压应力根本没有下落。

(2)经过DHD法测得气缸盖深度方位存在拉应力，热责罚后气缸盖深度方位的拉应力峰值没有下降。

(3)3号气缸盖也许经过热责罚工艺消除表面残存应力，其它气缸盖热责罚前的残存应力水准较低，无需停止热责罚。

做家：刘庆义1，姜爱龙1，陈静2，陈怀宁2，李东旭2

单元：1.潍柴动力股分有限公司；2.华夏科学院金属钻研所核用材料平安与评估评估要点测验室

起原：《理化磨炼-物理分册》年第1期