Голографический способ определения остаточных напряжений

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано при определении остаточных напряжений методом голографической интерферометрии . Целью изобретения является повышение производительности и точности измерений за счет определения по голографическому изображению как поля перемещений, так и геометрических параметров отверстия. Освещают поверхность объекта когерентным излучением и осуществляют запись голограммы объекта. После этого выполняют в объекте несквозное отверстие и в окрестности отверстия внедряют в поверхность индентор. Повторно записывают голограмму объекта и восстанавливают с полученной двухэкспозиционной голограммы изображение объекта, покрытое интерференционными полюсами. На восстановленном изображении определяют геометрические параметры отверстия, например путем последовательной фокусировки микроскопа на поверхность объекта и поверхность дна отверстия. По распределению интерференционных полос и информации о геометрических параметрах отверстия определяют величины, знак и ориентацию остаточных напряжений. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. со С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 G 01 В 5/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4765037/28 ,(22) 05,12.89 (46) 07.12.91. Бюл. N 45 (71) Институт электросварки им. Е.О.Патона (72) Л,M,Ëîáàíîâ, B.А,Пивторак и Г.В.Черкашин (53) 531.781,2(088,8) (56) Арбузов В.Н., Буханов Н.М. и Козинцев

В.М. Исследование остаточных напряжений и механических свойств сварных соединений сплава 01570, — Материалы!1I Всесоюзного симпозиума "Технологические остаточные напряжения ". — М: ИПМ АН

СССР, 1988, с.25 — 29. (54) ГОЛОГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано при определении остаточных напряжений методом голографической интерферометрии. Целью изобретения является повышение производительности и

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначено для определения остаточных напряжений методом голографической интерферометрии.

Целью изобретения является повышение производительности и точности определения остаточных напряжений.

На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего способ определения остаточных напряжений; на фиг.2 — схема восстановления и наблюдения голографического иэображения; на фиг.3 — интерферограмма, поясняющая методику осуществления способа.

„„. Ж„„1696843 А1 точности измерений за счет определения по голографическому иэображению как поля перемещений, так и геометрических параметров отверстия. Освещают поверхность объекта когерентным излучением и осуществляют запись голограммы объекта, После этого выполняют в объекте несквозное отверстие и в окрестности отверстия внедряют в поверхность индентор. Повторно записывают голограмму объекта и восстанавливают с полученной двухэкспозиционной голограммы изображение объекта, покрытое интерференционными полюсами.

На восстановленном изображении определяют геометрические параметры отверСтия, например путем последовательной фокусировки микроскопа на поверхность объекта и поверхность дна отверстия, По распреде-. лению интерференционных полос и информации о геометрических параметрах отверстия определяют величины, знак и ориентацию остаточных напряжений, 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для реализации способа содержит лазер 1, коллиматор 2, фотопластинку 3 в кассете 4, блок 5 для выполнения отверстий, индентор 6 и непрозрачный экран 7 с прозрачным участком 8 (отверстием), совпадающим по форме с зондирующим отверстием 9 на поверхности исследуемого объекта 10.

- Схема восстановления и наблюдения голографического иэображения, полученного при записи на встречных пучках, состоит из источника 11 коллимированного белого света, освещающего фотопластинку 3, полупрозрачного зеркала 12 и блока 13 регист1696843

55 рации и обработки восстановленного изображения 14.

Способ осуществляют следующим образом.

При регистрации открывают кассету 4, Луч лазера 1, пройдя коллиматор 2 и преобразовавшись в световой пучок необходимой формы, освещает фотопластинку 3 и сквозь нее поверхность исследуемого объекта 10, отразившись от которой он вновь попадает на фотопластинку 3, в результате чего осуществляется регистрация голограммы поверхности исследуемого обьекта 10.

Закрывают кассету 4 и с помощью блока 5 выполняют отверстие 9 (или несколько отверстий, удаленных друг от друга на достаточное расстояние) определенной формы (не обязательно цилиндрической). Вблизи отверстия внедряют и удаляют индентор 6 и повторно экспонируют фотопластинку 3 с тем же временем экспозиции, После этого. между фотопластинкой 3 и поверхностью исследуемого обьекта 10 располагают непрозрачный экран 7 с прозрачным участком

8 и в третий раз экспонируют фотопластинку 3, Для устранения ненужной засветки, ухудшающей качество иэображения, параллельно экрану 7 может быть дополнительно размещен идентичный экран 7 между коллиматором 2 и фотопластинкой 3, Время третьей экспозиции зависит от освещенности отверстия.

При восстановлении и наблюдении голографического иэображения коллимираванный белый свет источника 11 отражается от фотопластинки 3, полупрозрачного зеркала 12 и попадает в блок 13 регистрации и обработки восстановленного изображения 14, По полученной таким образом интерферограмме определяют количество и конфигурацию интерференционных полос вокруг отверстия, характер их взаимодействия с полосами, вызванными внедрением индентора, геометрические параметры отверстия. Используя эти данные и известную методику, определяют величину, знак и ориентацию главных осей оста тОЧных напряжений, На фиг.3 представлены типичная для такого способа регистрации интерферограмма и методика ее расшифровки, Оси симметрии интерференционной картины Х и Y ориентированы вдоль направлений главных напряжений. Пслосы 15, ориентированные в направлении Х, отклоняются к полосам 17, вызванным внедрением индентора (притяжение), и соответствуют растягивающим напряжениям. Полосы l6 в . направлении Y отклоняк>тся от полос 17, вызванных внедрением индентора (отталкивание), и соответствуют сжимающим напряжениям. Затем в соответствии с предлагаемым способом фокусируют координатный микроскоп на поверхности объекта и определяют форму и поперечные размеры отверстия на поверхности объекта.

После этого, перемещая микроскоп вдоль оси, сфокусируют его на дно отверстия и по показанию лимба определяют глубину отверстия, Аналогично, перемещая микроскоп вдоль и поперек оси, определяют форму и размеры дна отверстия. Измерив геометрические размеры отверстия, вычисляют объем изъятого материала и определяют отношение глубины к поперечному размеру для эквивалентного отверстия правильной формы (цилиндр, призма, конус-и т,д.), Строят график зависимости порядка интерференции N от расстояния до кромки отверстия и r o известной методике определяют величину остаточных напряжений, Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить производительность процесса измерения за счет возможности считывания всех требуемых для расшифровки данных с голограммы без необходимости дополнительных измерений на исследуемом объекте и повысить точность измерения остаточных напряжений за счет повышения точности измерений геометрических размеров отверстия.

Формула изобретения

1. Голографический способ определения остаточных напряжений, заключающийся в том, что освещают объект когерентным излучением, записывают голограмму обьекта, выполняют в обьекте глухое отверстие, вблизи отверстия осуществляют внедрение в поверхность индентора, вновь записывают голограмму объекта, восстанавливают с двухэкспозицион ной голограммы изображение обьекта, регистрируют параметры интерференционной картины íà ВоссТВНоВ ленном изображении, измеряют геометри-, ческие размеры отверстия и по полученным данным определяют величину, знак и ориентацию остаточных напряжений, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения производительности и точности определяния остаточных напряжений, измерение геометрических параметров отверстия осуществляют на восстановленном изображении обьекта.

2.Способ поп1,отлича ющийся тем, что измерение глубины отверстия осуществляют последовательной фокусировкой координатного микроскопа на изображения поверхности обьекта и поверхности дна отверстия.

1696843

3, Способ по п,1, отличающийся тем, что.повторную запись голограммы объекта осуществляют последовательным освещением сначала всей исследуемой поверхности объекта, а затем лишь участка поверхности, в котором выполнено отверстие.

1696843

Составитель В,Бахтин

Техред M.Moðãåíòàë Корректор А,Осауленко

Редактор А.Мотыль

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 4295 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5