【摘要】：利用穩(wěn)態(tài)堆上的中子衍射應力譜儀開展了鈹環(huán)激光焊接后的殘余應力測試。先進行鈹材中子衍射應力測試的參數及其優(yōu)化研究,在固定堆功率、衍射晶面和規(guī)范體積的條件下,選取測試時間分別為600s和6 000s進行鈹環(huán)上同一點的中子衍射峰的重復性測試,結果表明,后者測試鈹材應變的統(tǒng)計誤差僅為前者的1/3,其標準偏差約為1.10×10-5。取后者測試時間作為優(yōu)化參數,對鈹環(huán)焊縫附近軸向應變和環(huán)向應變方向的中子衍射峰進行測試,獲得兩個方向的殘余應變分布,進一步計算出焊接殘余應力分布。對鈹環(huán)激光焊接過程的溫度場和應力場進行三維有限元數值模擬,將有限元計算得到的鈹環(huán)焊縫附近中間壁厚處的殘余應力和應變與中子衍射測試結果進行對比,結果表明二者分布規(guī)律較為一致。
【圖文】：

冷卻過程中不同晶面的應變和應力進行了中子衍射測試，并分別建立理論模型評估實驗測試的結果，但其實驗在散裂中子源上進行。本文利用中國工程物理研究院綿陽堆旁的中子衍射應力譜儀，開展鈹材中子衍射應力的測試研究，對測試參數進行優(yōu)化，利用優(yōu)化參數進一步測試得到鈹環(huán)焊縫附近的軸向應變和環(huán)向應變分布，以及焊接后的殘余應力分布，同時開展鈹環(huán)激光焊接過程溫度場和應力場的三維有限元模擬，對比鈹環(huán)激光焊接后殘余應力和應變有限元計算和測試結果的差異。１實驗１．１實驗樣品實驗樣品為薄壁鈹環(huán)（圖１）的激光釬熔焊試樣，其壁厚為３ｍｍ。焊縫采用自嵌接的焊接止口，為防止鈹環(huán)在焊接過程中發(fā)生開裂，焊接時通常需在焊縫止口內填充鋁硅合金作為焊接釬料，以降低鈹環(huán)的焊接溫度并減小焊接應力。采用先預熱后焊接的激光釬熔焊工藝，預熱溫度為９０～１２０℃，焊接時將激光束在焊縫表面聚焦，在夾具的夾持作用下，鈹環(huán)軸向旋轉，實現鈹環(huán)焊縫一周的激光焊接，激光焊接時采用的激光線能量為１０８Ｊ／ｍｍ。圖１鈹環(huán)結構示意圖Ｆｉｇ．１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆＢｅｒｉｎｇ圖２中子應力譜儀光路示意圖Ｆｉｇ．２Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｂｅａｍｐａｔｈｆｏｒｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ１．２中子衍射應力分析中國工程物理研究院綿陽堆旁的中子衍射應力譜儀的光路結構如圖２所示，該譜儀為常波２２５６原子能科學技術第４９卷

圖１）的激光釬熔焊試樣，其壁厚為３ｍｍ。焊縫采用自嵌接的焊接止口，為防止鈹環(huán)在焊接過程中發(fā)生開裂，焊接時通常需在焊縫止口內填充鋁硅合金作為焊接釬料，以降低鈹環(huán)的焊接溫度并減小焊接應力。采用先預熱后焊接的激光釬熔焊工藝，，預熱溫度為９０～１２０℃，焊接時將激光束在焊縫表面聚焦，在夾具的夾持作用下，鈹環(huán)軸向旋轉，實現鈹環(huán)焊縫一周的激光焊接，激光焊接時采用的激光線能量為１０８Ｊ／ｍｍ。圖１鈹環(huán)結構示意圖Ｆｉｇ．１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆＢｅｒｉｎｇ圖２中子應力譜儀光路示意圖Ｆｉｇ．２Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｂｅａｍｐａｔｈｆｏｒｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ１．２中子衍射應力分析中國工程物理研究院綿陽堆旁的中子衍射應力譜儀的光路結構如圖２所示，該譜儀為常波２２５６原子能科學技術第４９卷

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