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), подключенную к источнику постоянного тока (5), управляемому компьютером (4). Для повышения точности измерения остаточной деформации образца (2) установка снабжена блоком определения координат реперных точек (6) и лазерным интерферометром (3), подключенными к компьютеру (4). 1 з.п. ф-лы, 3 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. C.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.
Наиболее близкой предлагаемой по технической сути и достигаемому результату является 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, содержащая блок перемещений образца и подключенные к компьютеру блок травления образца и блок регистрации микроперемещений с измерителем микроперемещений, дополнительно содержит блок определения координат реперных точек, подключенный к компьютеру, а измеритель перемещений выполнен в виде лазерного интерферометра.
Наличие в составе установки блока определения координат реперных точек позволяет обеспечить достоверность начальных параметров образца, что снижает погрешность конечных результатов измерений и тем самым повышает их точность.
Использование лазерного интерферометра в качестве измерителя микроперемещений позволяет обеспечить бесконтактное считывание информации с деформированного образца, что исключает долю субъективности конечных результатов, которая обычно возникает при
учете погрешностей, возникающих от непосредственного контакта датчика с образцом. Кроме того, параметры работы лазерного интерферометра обеспечивают значительно более высокую точность результатов измерений.
На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемой установки; на фиг.2 схематически представлен блок определения координат реперных точек; на фиг.3 изображен образец с зеркалом.
Предлагаемая установка содержит травильную ванну 1, захват (не показан) для крепления образца 2, установленный с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости, лазерный интерферометр 3, подключенный к персональному компьютеру. Для активизации химических процессов и уменьшения неравномерности съема материала используют источник постоянного тока 5, например, гальваностат ЭЛ-03, управляемый компьютером 4 и подключенный к образцу 2 и травильной ванне 1. Блок определения координат реперных точек 6 подключен к компьютеру 4 и содержит платформу 7 с установленными на ней прецизионным двухкоординатным столом 8 с микроперемещениями и стойкой 9, на которой консольно закреплен микролифт 10 с индентером для приема лазерного луча 11. На образце установлено специальное зеркало 12 для отражения лазерного луча 11 интерферометра 3.
Установка работает следующим образом.
Предварительно подготавливают образец для исследования, для чего на детали определяют контур будущего образца, на котором фиксируют реперные точки. Для этого образец 2 помещают в блок определения координат реперных точек 6 на прецизионный двухкоординатный стол 8, расположенный на платформе 7. Включают лазерный интерферометр 3 и направляют лазерный луч 11 через микролифт с индентером 10, установленный на стойке 9, на образец 2. После вырезания образца из детали повторно определяют координаты реперных точек.
Поверхность образца 2, не подлежащую травлению, предварительно покрывают изоляционным покрытием, например, парафином. В захват устанавливают образец 2, на котором закрепляют зеркало 12 для отражения лазерного луча 11, посылаемого интерферометром 3, и поворотом захвата размещают интерферометр 3 над образцом 2. Опускают образец 2 в травильную ванну 1 с электролитом. После стравливания с незащищенной поверхности образца слоя определенной толщины, образец деформируется. Сигналы от лазерного интерферометра и от управляемого источника постоянного тока 5 поступают в компьютер 4, в котором производится обработка полученной информации и строится эпюра напряжений в зависимости от толщины стравливаемого слоя.
Установка для определения остаточных напряжений, содержащая блок перемещений образца и подключенные к компьютеру блок травления образца и блок регистрации микроперемещений с измерителем микроперемещений, отличающаяся тем, что дополнительно содержит блок определения координат реперных точек, подключенный к компьютеру, а измеритель перемещений выполнен в виде лазерного интерферометра.
