Установка для определения остаточных напряжений

Установка для определения остаточных напряжений может быть использована, для определения остаточного напряжения, возникающего после механической обработки металлов, в частности, для диагностирования образцов сложной формы, например, деталей авиационных двигателей - лопаток, дисков, цилиндрических поверхностей шестерней. Установка содержит травильную ванну (1) с катодами (2), захват (3) для крепления образца (4), тензодатчик (5), наклеенный на образец (4), который соединен с тензометрической аппаратурой (6), подключенной к персональному компьютеру (7). Для активизации химических процессов и уменьшения неравномерности съема материала используют источник постоянного тока (8), подключенный к катоду (2), при этом образец (4) является анодом. Контроль над параметрами процесса травления производится мультиметром (9). Устройство статического нагружения с индикатором часового типа (10) подключено к тензометрической аппаратуре (6), которая через разъем соединена с компьютером (7), подключенным к устройству печати (11).

2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Полезная модель относится к области измерительной техники, в частности, к определению остаточного напряжения, возникающего после механической обработки металлов, и может быть использована для диагностирования образцов сложной формы, например, деталей авиационных двигателей - лопаток, дисков, цилиндрических поверхностей шестерней и т.п.

Известна установка ПИОН-2 для определения остаточных напряжений в образцах материала, содержащая основание со стойкой, на которой закреплены нижний и верхний кронштейны. На нижнем кронштейне установлена емкость для травления образца, на верхнем - устройство для крепления образца и индуктивный датчик перемещений, подключенный к регистрирующему прибору. (Определение осевой составляющей остаточных напряжений во впадине елочного хвостовика лопаток турбины. Методический материал. Научно-исследовательский институт технологии и организации производства, 1970. С.11)

Недостатком этой установки является невысокая точность получаемых измерений из-за выполнения вручную регистрации деформаций образца в процессе его травления и последующей математической обработки полученной кривой. Образцы, вырезаемые из изделий, имеют трапецеидальное и переменное по длине образца поперечное сечение, что наряду с погрешностями ручного расчета приводит к большим ошибкам.

Известна также установка для определения остаточных напряжений в образцах сложной формы, содержащая блок перемещений образца, выполненный в виде устройства для крепления образца, установленного с возможностью поворота вокруг стойки, подключенные к компьютеру блок травления образца, и блок регистрации микроперемещений с измерителем перемещений в виде индуктивного датчика (Н.С.Меркулова, Т.О.Иванова, М.И.Гринченко. Совершенствование средств контроля поверхностных остаточных напряжений и их метрологическая аттестация. Упрочняющие покрытия, 3, 2006 г., С.39)

Известное устройство обеспечивает компьютерную обработку полученных результатов измерений, однако точность измерений недостаточно высокая по причине использования индуктивного датчика перемещения, который при измерении дает погрешность из-за внутреннего люфта при его механическом перемещении.

Задачей полезной модели является повышение точности измерения остаточной деформации.

Поставленная задача достигается тем, что установка для определения остаточных напряжений включает подключенные к компьютеру блок травления образца с катодами, устройство для измерения деформации образца в виде тензометрической аппаратуры с тензодатчиком, прикрепленным на поверхность образца, противоположную стравливаемой, устройство статического нагружения с индикатором часового типа, подключенное к тензометрической аппаратуре и содержащее тензодатчики, идентичные тензодатчикам на образце.

При этом образец может быть выполнен плоским, а катод при этом выполнен в форме пластины.

Кроме того, образец может иметь сегментное сечение, а катод при этом имеет U-образную форму.

Выполнение устройства для измерения деформации образца в виде тензометрической аппаратуры с тензодатчиком, прикрепленным на поверхность образца, противоположную стравливаемой, позволяет обеспечить достоверность начальных параметров образца, что снижает погрешность конечных результатов измерений и тем самым повышает их точность.

Подключение устройства статического нагружения, содержащего тензодатчики из той же партии, что и на образце, т.е. идентичные, к тензометрической аппаратуре, позволяет проводить калибровку измерительной тензометрической аппаратуры перед началом каждого измерения, что повышает точность измерения остаточной деформации образца.

Выполнение образца плоским, а катода - в форме пластины, и, соответственно, образца со сферическим сечением, а катода - U-образной формы позволяет обеспечить более равномерное травление поверхности образцов в зависимости от их конфигурации и, как следствие, повышает точность измерения остаточной деформации образца.

Предлагаемая установка представлена в виде блок-схемы.

Установка содержит травильную ванну 1 с катодами 2, захват 3 для крепления образца 4, тензодатчик 5, наклеенный на образец 4, который соединен с тензометрической аппаратурой 6, подключенной к персональному компьютеру 7. Для активизации химических процессов и уменьшения неравномерности съема материала используют источник постоянного тока 8, например, гальваностат ЭЛ-03, подключенный к катоду 2, при этом образец 4 является анодом. Контроль над параметрами процесса травления производится мультиметром 9. Устройство статического нагружения с индикатором часового типа 10 подключено к тензометрической аппаратуре 6, которая через разъем соединена с компьютером 7, подключенным к устройству печати 11.

Установка работает следующим образом.

До начала контроля остаточных поверхностных напряжений производят проверку и калибровку тензометрической аппаратуры, для чего подключают устройство статического нагружения с индикатором часового типа 10. На эталонную металлическую балку прямоугольного сечения, входящую в состав устройства статического нагружения 10, наклеивают тензодатчики из той же партии, что и на образце. Балку деформируют системой нагружения статического устройства (винтовая передача) и одновременно снимают показания с тензодатчиков по тензометрической аппаратуре 6 (балка, тензодатчики и винтовая передача, входящие в состав устройства статического нагружения 10, не показаны). По результатам проверяют линейность и разброс в показаниях и определяют погрешность. После калибровки тензометрической аппаратуры поверхность образца 4, не подлежащую травлению, предварительно покрывают изоляционным покрытием, например, воском или парафином, в центр образца наклеивают тензодатчик 5 и подключают его к тензометрической аппаратуре 6. Устанавливают образец 4 с тензодатчиком 5 в захват 3 и опускают его в травильную ванну 1 с электролитом. Для осуществления процесса травления на катод 2 и анод - образец 4 - из источника постоянного тока 8 подают ток. Контроль над параметрами процесса травления производится мультиметром 9. После стравливания с незащищенной поверхности образца слоя определенной толщины, образец деформируется. Сигналы от тензодатчика 5 поступают в тензометрическую аппаратуру 6, усиливаются и поступают через разъем в компьютер 7, в котором производится обработка полученной информации и строится эпюра напряжений в зависимости от толщины стравливаемого слоя. Обработанная в компьютере 7 информация поступает на распечатку в устройство печати 11.

1. Установка для определения остаточных напряжений, включающая подключенные к компьютеру блок травления образца с катодами, устройство для измерения деформации образца в виде тензометрической аппаратуры с тензодатчиком, прикрепленным на поверхность образца, противоположную стравливаемой, устройство статического нагружения с индикатором часового типа, подключенное к тензометрической аппаратуре и содержащее тензодатчики, идентичные тензодатчику на образце.

2. Установка для определения остаточных напряжений по п.1, отличающаяся тем, что образец выполнен плоским, а катод выполнен в форме пластины.

3. Установка для определения остаточных напряжений по п.1, отличающаяся тем, что образец имеет сегментное сечение, а катод выполнен U-образной формы.