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反射法(二)

返回列表 来源: 发布日期: 2023.04.24


选用S7工具钢作为试验材料,为便于机械加工,加工前应经过球化退火处理(见图10-3a)。加工成50mm x 50mm x 75mm的立方体,其中50mm x 75mm的平面应保持平滑,用做粘接表面。这些样品块的尺度足够大,完全满足试样粘接后,制作包含粘接区域的圆柱形拉伸试样所需的尺寸(粘接界面在圆柱形拉伸试样的中部,界面与其轴线垂直)。采用真空热压技术共制备了三个试样,热压温度为1100℃,压力分别为10MPa、5MPa、20MPa(对应试样1、2、3),压力保持时间均为20min。


为了保持材料在粘接后的可加工性,试样的冷却速度应非常缓慢,以防止发生马氏体相变。在上述热加工过程中生成了大晶粒的珠光体/马氏体组织(见图10-3b),其硬度较低(约为29HRC)。扩散粘接之后马上在5个位置进行了超声波测量。通过线切割方法,自试块上切割制备了3个圆柱体试样,而剩余材料则通过热处理得到以马氏体为主的组织(见图10-3c),其硬度提高到45HRC。对钢块再一次进行超声波检测并通过线切割加工又制备了两个拉伸试样。


利用MTS液压控制拉伸机测试3种压力下粘接的扩散焊接试样以及经过热处理后的拉伸试样。将圆柱体试样的两端夹住,拉伸至其断裂,以确定试样失效时的负载。


超声波实验是通过由计算机控制的水浸装置来进行的。宽带超声波换能器所用的中心频率为5MHz和10MHz。从界面垂直反射回来的超声波信号通过数字示波器进行放大、数字化和平均处理之后输入计算机形成数据文件。这些数据由FFT程序进行频域处理并与参考信号进行反卷积,参考信号来自退火态S7钢试样的底面回波。


图10-4a是一组典型的时域回波信号。顶部的曲线是参考试样的底面反射回波,下面的两条曲线分别为试样2(粘接压力为5MPa)经过热处理后两个粘接区域(A和B)的反射信号。相应的频谱如图10-4b所示,将焊接处反射信号的频谱与参考试样的频谱进行反卷积运算,得到的频谱如图10-4c所示。图10-4c中的理论曲线(实线)是由式(10-4)计算出来的,其中的界面刚度经过了优化处理,以使之与实验数据符合得更好,可以看出,在高频区的确获得了较强的反射,并且理论与实验符合得很好。




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