[发明专利]一种轧辊表面等离子熔覆钴基合金残余应力计算方法

权利要求书

1.一种轧辊表面等离子熔覆钴基合金残余应力计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将圆筒形轧辊进行表面等离子熔覆后冷却至室温，然后进行切割取样，所切割的样本包括熔覆的熔覆层和轧辊基体；

(2)依据力平衡和力矩平衡原理，以及界面应变协调条件，建立轧辊熔覆的残余应力解析模型；所述的轧辊熔覆的残余应力解析模型中包括轧辊基体的残余应力和熔覆层的残余应力计算，其计算公式如下：

式中，E_c：熔覆层弹性模量，E_s：轧辊弹性模量；α_c：熔覆层热膨胀系数；α_s：轧辊热膨胀系数；ν：泊松比；T₀：室温；T_c：熔覆层熔化温度；σ_sx：轧辊基体轴向应力；σ_sy：轧辊基体径向应力；σ_sz：轧辊基体环向应力；σ_cx：熔覆层轴向应力；σ_cy：熔覆层径向应力；σ_cz：熔覆层环向应力；j：熔覆层的层数；

其中对轧辊基体轴向应力、轧辊基体径向应力、轧辊基体环向应力的计算如下：

轧辊基体轴向应力：

轧辊基体径向应力：

轧辊基体环向应力：

其中，a：轧辊基体内径；b：轧辊基体外径；δ_c：熔覆层厚度；

(3)计算轧辊基体和熔覆层的残余应力大小和分布，包括熔覆层的中间熔覆层和最后熔覆层的残余应力，其中，对于熔覆层应力的计算如下：

轴向应力：

径向应力：

环向应力：

2.根据权利要求1所述的一种轧辊表面等离子熔覆钴基合金残余应力计算方法，其特征在于：步骤(1)所述熔覆的熔覆层为一层或者一层以上。

3.根据权利要求1所述的一种轧辊表面等离子熔覆钴基合金残余应力计算方法，其特征在于：步骤(3)所述的中间熔覆层是指熔覆层为两层及其以上时除最后一层外的所有熔覆层，所述的最后熔覆层是指当熔覆层为一层时的该熔覆层或两层及其以上时的最后一层。

4.根据权利要求1所述的一种轧辊表面等离子熔覆钴基合金残余应力计算方法，其特征在于：所述的方法基于轴向力平衡和界面应变协调条件，所述条件包括轴向应变相等和环向应变相等，其表达式如下：

F_cx＝F_sx

ε_cx＝ε_sx

ε_cz＝ε_sz

式中：ε代表应变；下角标c代表熔覆层，下角标s代表基体，x代表轴向，z代表环向，F_cx表示熔覆层轴向所受力，ε_sz表示基体环向所受应变。

5.根据权利要求1所述的一种轧辊表面等离子熔覆钴基合金残余应力计算方法，其特征在于：所述方法包括应变量计算，所述的应变量包括温度应变量和应力应变量。