汽车制动鼓采用钻孔法测残余应力

120制动鼓铸造过程中会产生大量残余应力，而残余应力会影响产品的强度。传统工艺铸造后，一般会采用退火或自然时效消除应力。为了检验汽车制动鼓三种状态下的残余应力，我们采用了钻孔法测残余应力。分别对120制动鼓3种状态，即退火、时效6个月、未处理产品进行局部点的残余应力测试，分析研究其残余应力大小及分布规律，为设计汽车制动鼓及大型铸件制造工艺提供了依据。

钻孔法测残余应力

为了解120制动鼓残余应力最大位置和方向，根据铸件形状截面突变较大的2个圆弧面过渡处，在外表面周向对称处各粘贴2片应变花（见图1）。3种状态下的制动鼓采用同样的布片方式进行对比试验，实测所用应变花的型号与材料标定时所用应变花的型号相同，并采用同一互补偿的温度补偿方法。

仪器的选择

仪器采用聚航科技生产的JHMK残余应力检测系统，是钻孔法测残余应力专用仪器，由JHYC静态应变仪和JHZK钻孔装置组合而成。应变仪是软件式操作，可实时显示数据、储存数据。钻孔装置适用于各种平面、曲面、焊缝，灵活方便。钻孔分为2步进行，第一步为初钻，钻头直径为1.5mm。第二步为扩钻，钻头直径为2mm。

测试结果分析

根据A、B值，可计算出各测点释放主应力的大小及方向，用σ_max、σ_min、Φ来表示，并计算出σ_x、σ_y、σ_xy，表示主应力分解在沿制动鼓外壳轴向和周向的释放应力，整理后各点的应力值见表1。

钻孔时产生的附加应变是引起误差的主要原因，这是由刀具切削金属时对孔壁的塑性挤压引起的。为保证钻孔质量，应每钻1个孔都更换新钻头，以确保钻削时的附加应变减小到最低限度。其次在钻具与钻孔部位的圆对中时，应用放大镜观察到不同心度不超过2*10^-2mm，这样小的不同心度对钻孔偏差所带来的误差是很小的。

从局部点的内应力释放结果来看，3种状态的铸件内应力最大处在外圈周向，离端面108mm处，如取制动鼓铸件的强度极限为R_m=200MPa来比较，退火后和时效处理后的点平均释放应力是产品强度指标的6.6%，未处理占强度指标的7%。3种状态的内应力释放值有差异，但占比相对较小，可不考虑。根据大型铸件的技术条件规定允许存在的残余应力水平不得超过材料屈服强度的8%，所以3种状态内应力释放都在允许范围之内。