Способ определения остаточных напряжений в металлических образцах

 

Изобретение может быть использовано при определении остаточных напряжений в металлах и композиционных анизотропных материалах путем удаления слоев и замера деформаций. Целью изобретения является расширение области использования способа для композиционных анизотропных материалов . Это достигается тем. что снятие слоев в ванне осуществляют с помощью электроэрозионной обработки консольно закрепленного образца электродом, положение которого задают для каждого момента времени по программе на станке с ЧПУ. Гашение колебаний в процессе электроэрозионной обработки образца обеспечивают жидкостным виброгасителем, закрепленным на конце рычага. Положение рычага измеряют лазерным интерферометром с последующей передачей информации на электронный индикатор и далее на компьютер. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 5/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4802699/28 (22) 18.01.90 (46) 30.04.92. Бюл. ¹ 16 (71) Белорусское республиканское научнопроизводственное объединение порошковой металлургии (72) В.Д. Бабарико, С.Д. Гринкевич, Н.В. Наумович, Р, В, Стефанович и В. В. Селявко (53) 531.781.2(088.8) (56) Подзей А. В. Технологические напряжения. М.: Машгиз, 1973, с. 18 — 24.

Авторское свидетельство СССР № 684288, кл. G 01 В 5/30, 1976. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕ.НИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ОБРАЗЦАХ (57) Изобретение может быть использовано при определении остаточных напряжений в

Изобретение относится к определению ос 1таточных напряжений в металлах и металлических композиционных материалах путем удаления слоев и замера деформаций и может быть использовано при определении остаточных напряжений в композиционных анизотропных материалах, полученных сваркой взрывом и в обычных конструкционных металлах и сплавах.

Известны устройства и способы определения остаточных напряжений в металлах и сплавах методом удаления слоев и замера деформаций, в которых для удаления слоев используют химическое, электрохимическое травление или механическое.удаление слоев {строжка, шлифование). Так как невозможно подобрать травитель с равной скоростью травления для различных со» Ы 1730529 Al металлах и композиционных анизотропных материалах путем удаления слоев и замера. деформаций, Целью изобретения является расширение области использования способа для композиционных анизотропных материалов. Это достигается тем; что снятие слоев в ванне осуществляют с помощью электроэрозионной обработки консольно закрепленного образца электродом, положение которого задают для каждого момента времени по программе на станке с ЧПУ.

Гашение колебаний в процессе злектроэрозионной обработки образца обеспечивают жидкостным виброгасителем, закрепленным на конце рычага. Положение рычага измеряют лазерным интерферометром с последующей передачей информации на злектронный индикатор и далее на компьютер.

6 ил. ставляющих композиционного материала, то применение и электрохимического травления затруднено для удаления слоев при исследовании композиционных материалов, состоящих иэ различных по составу слоев, если требуется их одновременное удаление.

Механические способы удаления слоев вносят значительное остаточное напряжение {до 80 кг/мм на глубину до 0,4 мм при шлифовании). Это происходит в основном изза большого локального разогрева образца.

В случае исследования композиционного материала возникают температурные деформации, значительно искажающие картину остаточных напряжений.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения остаточных на1730529 пряжений и устройство для его осуществления, в котором предложено использовать два образца. Поочередно, например шлифовальным кругом, удаляют слои идентичных образцов. Каждый образец используют в качестве рабочего и термокомпенсационного. Устройство содержит станок для механической обработки, приспособление для крепления образца, механический индикатор.

Однако при использовании этого способа к слоистым композиционным материалам из-за неоднородности температурного поля в образцах возникают температурные деформации изгиба, которые делают невозможным точный расчет остаточных напряжений. Контроль температуры образцов в указанном способе также не предусмотрен, что ведет к невозможности учета температурных деформаций. При удалении слоев в данном способе невозможно точное задание толщины и длины удаляемого слоя, что также снижает точность определения остаточных напряжений. К тому же способ весьма трудоемок, так как требуется два образца и их смена в установке, что делает невозможным непрерывное измерение напряжений в одном образце и увеличивает время исследования.

Целью изобретения является повышение точности определения остаточных напряжений, производительности и снижение трудоемкости, Поставленная цель достигается тем, что образец консольно закрепляют в ванне для снятия слоев, на свободный конец образца закрепляют рычаг и измеряют перемещение этого рычага, по которому определяют остаточное напряжение в соответствующем слое, снятие слоев в ванне осуществляется с помощью электроэрозионной обработки образца электродом, положение которого задают для каждого момента времени по программе, гашение колебаний в процессе электроэрозионной обработки образца обеспечивают жидкостным виброгасителем, закрепленным на конце рычага, а положение рычага измеряют лазерным интерферометром.

Предлагаемый способ отличается тем, что используют электроэрозионный станок с ЧПУ для задания программы на последовательное снятие слоев, а величину деформаций, вызванных остаточными напряжениями в процессе удаления напряженных слоев с образца (деформации поворачивают рычаг-удлинитель образца с призмой), фиксируют лазерным интерферометром с последующей передачей инфоо5

55 мации на электронный индикатор и далее на

ПЭ BM.

На фиг. 1-6 изображены схема реализации предлагаемого способа и устройство для осуществления способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Берут испытуемый образец 1 (фиг, 3) и одним концом укрепляют в рычаге-удлинителе 2, а другим — на станке 3 в приспособление (фиг. 4 — 6), причем трипель-призму 4, закрепленную на рычаге-удлинителе 2, устанавливают в исходное положение против выхода луча лазерного интерферометра 5 (оптическая схема измерительного устройства показана на фиг, 2). Затем в ЧПУ вводят программу на последовательное снятие слоев с образца по толщине и длине в зоне (около 40 мм), свободной от крепления, После этого включают электроэрозионную обработку и способ осуществляют в автоматическом режиме. При снятии слоя с образца меняются остаточные напряжения в нем, образец деформируется и рычаг-удлинитель

2 с трипель-призмой 4 отклоняется, изменяется угол отражения лазерного луча от трипель-призмы 4, что непрерывно фиксируется лазерным интерферометром 5. Постоянно фиксируемые отклонения рычага-удлинителя 2 в микронах отображаются на цифровом электронном индикаторе 6, автоматически вводятся в компьютер после удаления каждого слоя, а информация, отображаемая на цифровом электронном индикаторе 6, служит для визуального контроля за работой устройства. После окончания съема слоев по специальной программе ПЭВМ производит расчет ОН(остаточных напряжениь и дает их распределение по толщине образца в виде таблиц и графиков, Оптическая схема измерительного устройства (фиг. 2) включает в себя телескоп 7, склеенную призму 8, призму БР-180 9, трипель-призму 4, зеркала 10 и 11, линзу 12, маску 13.

Приспособление для крепления образца (фиг. 4 — 6) содержит винты 14 и 15 для крепления образца, винт 16 регулировки положения рычага, пружину 17, винт 18 крепления пружин и сборки приспособления, уголок 19 крепления приспособления на станке, основную пластину 20 и полку 21 для установки образца.

Использование предлагаемого способа обеспечивает более высокую точность определения остаточных напряжений за счет точности задания программной толщины и длины удаляемого слоя на станке с ЧПУ; отклонения рычага-удлинителя, вызванные остаточными напряжениями, непрерывно

1730529 фиксируются лазерным интерферометром и электронным индикатором в процессе удаления слоев и по сигналу с ЧПУ их величины вводятся с измерительного блока в память

ПЭВМ.

Результатом обработки полученной информации являются графики распределения остаточных напряжений по толщине образца и таблица отклонений рычага-удлинителя.

Производительность способа увеличивается за счет непрерывного измерения деформаций в процессе удаления слоев согласно программе ЧПУ. Трудоемкость снижается путем автоматизации процесса после установки образца.

Формула изобретения

Способ определения остаточных напряжений в металлических образцах, заключающийся в том, что образец консольно закрепляют в ванне для снятия слоев, на свободный конец образца закрепляют рычаг и измеряют перемещение этого рычага, по ко5 торому определяют остаточные напряжения в соответствующем слое, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения области использования способа для композиционных анизотропных материалов, сня10 тие слоев в ванне осуществляется с помощью электроэрозионной обработки образца электродом, положение которого задают для каждого момента времени по программе, гашение колебаний в процес15 се электроэрозионной обработки образца обеспечивают жидкостным виброгасителем, закрепляемым на конце рычага, а положение рычага измеряют лазерным интерферометром.

1730529

1730529 с0 Ю Й

Составитель С. Гринкевич

Техред М.Моргентал Корректор В. Бугренкова

Редактор Е. Копча

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

Заказ 1508 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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