金属模具钢构件残余应力测试案例

机械加工、焊接、热处理等工艺会让金属构件内部产生残余应力，残余应力分布不均、数值超标会直接影响构件尺寸稳定性、疲劳强度与使用寿命，易引发构件变形、开裂、失效等问题。为精准检测机械加工成型的模具钢构件内部残余应力，掌握构件应力分布状态，本次采用南京聚航科技有限公司JHMK多点残余应力测量分析系统，依据盲孔法测试标准开展残余应力检测试验，获取构件不同测点的残余应力数值，为构件质量评估、应力消除工艺优化提供数据支撑。本案例适用于固态金属材料加工构件的无损微损伤残余应力检测，可广泛应用于模具、机械零部件、钢结构件等产品的质量检测场景。

测试仪器介绍

本次测试仪器为南京聚航科技有限公司自主研发的JHMK多点残余应力测量分析系统，该系统由JHYC静态应变仪、JHZK精密钻孔装置及配套专业分析软件组成，具备高精度、多点测量、自动运算、数据可视化的优势，支持实验室及现场便携检测，不受构件结构、形状限制，是工业领域残余应力检测的主流设备。

测试依据与测试对象

测试依据

本次测试严格遵循盲孔法残余应力检测相关国家标准及设备技术规范，依托JHMK系统标准化测试流程，完成应力释放系数标定、数据采集、运算分析全流程操作，保障测试数据的准确性、规范性与可重复性。

测试对象

测试试件为H13热作模具钢铣削加工试件，试件尺寸：150mm×100mm×20mm，试件经铣削精加工成型，未进行退火、时效等应力消除处理，表面无裂纹、划痕、锈蚀等缺陷，为常规机械加工成型工业试件，具备典型的加工残余应力特征。

测试前期准备

试件预处理

使用无尘擦拭棉清理试件测试区域表面油污、灰尘、氧化层，保证测试表面平整洁净，无杂质干扰；将试件固定于水平支架上，调整水平度，确保测试过程中试件无位移、无晃动，规避外力影响测试精度。

设备调试与系数标定

1. 设备开机自检：开启JHMK多点残余应力测量分析系统，依次启动JHYC静态应变仪、配套分析软件，设备自动完成硬件自检，确认线路连接正常、仪器无故障、软件运行稳定。

2. 应变片粘贴：在试件预设测试点位精准粘贴高精度应变花，保证应变片贴合紧密、无气泡、无偏移，静置固化，确保应变信号采集稳定。

3. 释放系数标定：按照系统操作规范，结合H13模具钢材质参数，完成应力释放系数标定，校准设备运算参数，消除材质、钻孔工艺带来的系统误差，为精准计算残余应力奠定基础。

 测点规划

结合试件铣削加工应力分布特点，在试件表面均匀选取5个核心测试点位，涵盖中心区域、边缘加工区域，全面检测试件整体残余应力分布状态，标记测点位置并记录编号（1#-5#）。

正式测试流程

1. 设备对位校准：调试JHZK精密钻孔装置，将钻孔针头对准试件预设测点，微调设备位置，确保钻孔中心与应变花中心精准重合，设置标准钻孔孔径、深度参数。

2. 初始数据采集：通过JHMK系统软件采集各测点初始应变数值，清零初始数据，记录试件未钻孔前的原始应力状态，作为应力释放对比基准。

3. 精密钻孔应力释放：启动精密钻孔装置，按照预设参数匀速钻孔，使测点位置残余应力充分释放，钻孔过程中设备全程稳定运行，无震动、无偏移。

4. 实时数据采集运算：钻孔完成后，JHYC静态应变仪实时采集应力释放后的应变变化数据，同步传输至系统软件，软件自动完成数据运算，实时显示各测点的最大主应力、最小主应力、应力方向等核心参数。

5. 多点循环测试：按照上述流程，依次完成1#-5#所有测点的测试工作，全程记录测试数据，系统自动保存每一组测试原始数据、应变曲线，同步开启录屏功能，留存测试全过程资料。

6. 数据复核归档：全部测点测试完成后，调取系统存储数据，复核异常数值，剔除干扰误差数据，通过软件生成试件残余应力分布云图、变化曲线，一键生成标准化测试报告。

测试数据结果

本次通过JHMK多点残余应力测量分析系统完成5个测点测试，剔除微小环境干扰误差后，有效测试数据如下（拉应力为正值，压应力为负值）：

测试结果分析

1. 应力分布规律：由测试数据可知，本次H13模具钢铣削试件整体呈现拉应力状态，构件加工边缘区域残余应力数值显著高于中心区域，符合机械铣削加工应力分布特征。铣削加工过程中刀具对构件边缘的切削挤压、摩擦作用更强，塑性变形更明显，因此产生的残余应力更大。

2.设备测试稳定性：本次测试全过程中，JHMK多点残余应力测量分析系统数据采集稳定，无数据漂移、数值跳动问题，多点测试数据梯度规律清晰，与理论加工应力分布一致，充分体现了该设备高精度、高稳定性的测试优势。设备自动运算、可视化成像功能，大幅简化了数据处理流程，有效规避人工计算误差。

3. 构件质量判定：该试件边缘最大残余拉应力达131.2MPa，应力数值偏高，长期服役过程中易出现尺寸变形、疲劳开裂等风险，需通过振动时效、热处理等工艺消除残余应力，优化构件使用性能。

测试结论

1. 本次采用南京聚航科技JHMK多点残余应力测量分析系统完成金属模具钢构件残余应力测试，测试流程规范、数据精准可靠，设备可高效完成固态金属构件的多点残余应力检测，适配工业加工构件的质量检测需求。

2. 待测H13铣削模具钢试件存在明显加工残余拉应力，边缘区域应力集中问题突出，需进行应力消除处理，保障构件服役稳定性。

3. JHMK系统兼具实验室检测与现场便携检测能力，微损伤测试方式实用性强，自动化数据处理、可视化分析、一键出报告的功能，可大幅提升残余应力检测工作效率，可广泛推广应用于机械制造、模具加工、钢结构生产等行业的残余应力检测与工艺优化工作。