【GB国家标准】 金属材料 残余应力 声束控制法

ICS.77.040.10
中华人民共和国国家标准
GB/T38811—2020
金属材料
残余应力
声束控制法
Metallic materialsResidual stress-Method of sound beam control2020-06-02发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2020-12-01实施
GB/T38811—2020
规范性引用文件
术语和定义
工作流程
处理效果比对
控制报告
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草本标准由中国钢铁工业协会提出本标准由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183)归口。GB/T38811—2020
本标准起草单位：北京理工大学、帕博检测技术服务有限公司、上海申力试验机有限公司、冶金工业信息标准研究院、北京北方车辆集团有限公司、四川航天长征装备制造有限公司、国营内蒙第一机械制造有限公司、四川航天烽火伺服控制技术有限公司，本标准主要起草人：徐春广、卢钰仁、张荣胜、董莉、杨浩源、李全文、潘勤学、李宏伟、蓝冬梅、肖定国、焦京俊、许永康、侯慧宁。
GB/T38811—2020
声束控制法是一种利用在材料内沿一定方向上传播的超声波能量，无损消减和均化残余应力的方法。该方法通常借助耦合剂，通过将激励器工作面与被调控构件表面紧密耦合，将超声波波束通过表面定向地注人材料内部，通过声束方向及其附近波动范围介质内弹性波波动能量来改变材料内局部区域的残余应力数值及其分布，达到对残余应力控制的目的。残余应力声束控制方法能满足各种工程构件表面和内部残余应力消减和均化的需要，特别适合对在建和服役过程大型构件残余应力集中部位的现场原位消减和均化，该方法适合所有透声类材料、各种曲面形廓构件，具有无损和现场便携的特点。声束控制法通常由激励器、大功率驱动电源和控制系统等部分构成。激励器可以采用压电陶瓷、磁致伸缩或电磁超声等原理制备，激励频率和注入能量可以根据被处理构件的材质、尺寸和形廓与残余应力控制水平等因素确定，激励电源应与激励器匹配且可控，激励器通常由工装压紧在被处理构件表面，保持紧密贴合。
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1范围
金属材料残余应力声束控制法
GB/T38811—2020
本标准规定了使用具有一定能量和方向性的声束（固体中的弹性波束）对金属材料表面和内部的残余应力进行控制的原理、设备、工作流程、处理效果比对和控制报告。本标准适用于金属容器、钢结构、管道、轨道、车体、航空航天舱体等大型金属构件装配及焊接残余应力的现场原位消减和均化。其他非金属透声材料构件表面和内部残余应力的控制也可参照采用。规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用本文件。GB/T12604.1无损检测术语超声检测GB/T20737无损检测
通用术语和定义
残余应力超声临界折射纵波检测方法GB/T32073
3无损检测
术语和定义
GB/T12604.1和GB/T20737界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
声束控制法
method of sound beam control将具有一定能量的声波或弹性波沿某一方向，并在一定范围内注入材料内部，对材料局部区域内的残余应力进行消减和均化的方法。3.2
激励器
exciter
能够产生一定能量，且其能量中频率和幅度为可控弹性波的一种装置，通常采用压电陶瓷、磁致伸缩或电磁超声等原理制备。
4原理
在不改变材料的物理和力学性能情况下，声束借助耦合介质传导进人构件内部，驱动材料内部质点沿着声束方向发生振动，实现对材料内部特定方向残余应力调控。声束指向性可以使声波能量聚焦到材料表面和内部任何部位，实现材料内部局部聚焦和定向消减和均化残余应力5设备
5.1系统构成
系统由声波信号控制器、信号放大器、声束激励器、激励器楔块以及外围设备（包括夹持装置和激励电压传输线缆等）构成，见图1所示，箭头方向表示构件中应力的主方向GB/T38811—2020此内容来自标准下载网
说明：
声波信号源：
2—信号放大器；
3——声束激励器；
4—激励器楔块；
5耦合剂；
被调控材料；
7——声束传播方向。
2声波信号控制器
图1残余应力声束控制系统构成示意图声波信号控制器应具有输出控制信号、监测激励器输出阻抗、管理定时工作流程、控制激励信号相位和幅度、控制系统启动和停止等功能。信号放大器
将控制信号进行功率放大，同时具有激励电压和电流的反馈信号，以便能够实时监测残余应力控制过程的声阻抗变化。
注：控制信号失真会对调控效果产生影响。多路控制信号要注意相位叠加。5.4激励器
激励器通常为夹心式压电换能器或磁致伸缩换能器，激发时产生纵波，工作频率为10kHz~40kHz，单个激励器能量大于50W，具体参数和性能取决于被控制材料物理性能和构件尺寸等因素。5.5激励器楔块
声束通过激励器端部激励器模块注人材料内部，两个表面之间曲率应一致，以保证声束能量能完全传入材料中
6加持与固定装置
夹持装置应能确保激励器固定在材料表面，并确保工作时激励器端部与被控制材料表面紧密贴合。夹持固定装置应避免对被处理构件表面造成任何损伤2
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