CN104535231A - 测试钢轨残余应力的电阻应变片转接装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试钢轨残余应力的电阻应变片转接装置及测试方法，其采用由中间设置有绝缘区的导电基板和转接柱电阻应变片转接装置，通过制作测试样品，制作电阻应变片转接装置，设置电阻应变片及电阻应变片转接装置，测量测试点钢轨试样的初始应变，测量钢轨切锯后测试点的应变，计算测试点钢轨的残余应力值六个步骤实现钢轨残余应力的测试。本发明测试数据更符合钢轨的残余应力分布，测试数据更准确有效。

Description

测试钢轨残余应力的电阻应变片转接装置及测试方法

技术领域

本发明涉及应力测量技术领域，具体涉及一种测试钢轨残余应力的电阻应变片转接装置及测试方法。

背景技术

残余应力对钢轨使用性能尤其是疲劳性能有很大影响。当钢轨存在较大的残余应力时，在使用过程中容易出现钢轨的失稳断裂，直接影响铁路运输的安全。在《TB/T 2344-201243kg/m～75kg/m钢轨订货技术条件》中明确要求轨底纵向拉应力不得大于250MPa。因此，需要对钢轨进行残余应力测试。

钢轨残余应力测试通常采用贴应变片法对钢轨内残余应力进行测量。传统的贴应变片法是取1米长的钢轨实物，在钢轨中部贴电阻应变片，通过直接焊接的方式把电阻应变片上极细的导电丝与导线焊接在一起，再将导线与应变测试仪连接，测量初始应变。然后将极细的导电丝与导线焊离，将贴片部分钢轨用锯床锯切下来，再次直接焊接极细导电丝与导线，测量锯切后应变，从而测量出残余应力值。根据实际情况可能需要对钢轨断面上的多个点进行残余应力测试，如轨底中心点，轨头中心点，轨腰及各圆弧过度区域。传统的贴应变片法在测试点较多时需要反复焊接和焊离导电丝，非常容易造成电阻应变片损坏，电阻应变片短路，导电丝脱断，导致试样浪费，还会影响到测试结果的准确性和有效性。

因此，需要一种试验中不需要反复焊接和焊离贴应变片导电丝，电阻应变片不会发生短路，导致试样浪费，钢轨残余应力值符合钢轨轧制规律的测试钢轨残余应力的电阻应变片转接装置及测试方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种测试中不需要反复焊接和焊离贴应变片导电丝的测试钢轨残余应力的电阻应变片转接装置，从而进一步提高试样利用效率，提高测试结果的准确性和有效性。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

测试钢轨残余应力的电阻应变片转接装置,包括转接板、转接柱，转接柱为直径0.3～0.8mm、长度8～15mm的铜丝段；转接板为中间部位设置有绝缘区的导电基板，绝缘区将导电基板绝缘分隔成第一导电区和第二导电区，转接板的长度为7～15mm、宽度为4～8mm；转接柱包括对应焊接在第一导电区和第二导电区上的第一转接柱和第二转接柱。

作为本发明的测试钢轨残余应力的电阻应变片转接装置的进一步改进，第一转接柱和第 二转接柱均为L型，第一转接柱和第二转接柱的一边对应贴附焊接在第一导电区和第二导电区上，另一边沿着第一导电区和第二导电区轴线的方向对应延伸出第一导电区和第二导电区。

本发明还要解决的技术问题是提供一种测试中不需要反复焊接和焊离贴应变片导电丝的测试钢轨残余应力的测试方法，从而进一步提高试样利用效率，提高测试结果的准确性和有效性。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

测试钢轨残余应力的测试方法，包括以下步骤：

步骤1、制作测试样品：从试样钢轨中间部位截取0.8～1.0m长度的钢轨区域作为钢轨试样，在钢轨试样的中部横截面上选取多个测试点，将测试点区域打磨光滑，清洗测试点区域并晾干；

步骤2、制作电阻应变片转接装置：选取长度为7～15mm，宽度为4～8mm的导电基板，在导电基板的中部区域沿宽度方向去除导电基板上的导电层形成绝缘区，绝缘区将导电基板绝缘分隔成第一导电区和第二导电区，设置有绝缘区的导电基板即为转接板；选取两根直径为0.3～0.8mm，长度为8～15mm的铜丝段，将它们分别弯成L型的第一转接柱和第二转接柱；将第一转接柱和第二转接柱对应焊接在第一导电区和第二导电区上构成电阻应变片转接装置；

步骤3、设置电阻应变片及电阻应变片转接装置：将电阻应变片贴附在打磨清洗后的测试点区域，用粘附剂加以固定；顺着电阻应变片导电丝的方向的钢轨试样上设置电阻应变片转接装置并用粘附剂加以固定；电阻应变片的两端电阻应变片导电丝分别焊接在第一导电区和第二导电区上构成转接电阻应变片；

步骤4、测量测试点钢轨试样的初始应变：将应变测试仪导线分别焊接在第一转接柱和第二转接柱上，通过应变测试仪测出钢轨试样的初始应变值，并将该值清零；

步骤5、测量钢轨切锯后测试点的应变：将应变测试仪导线焊离第一转接柱和第二转接柱，用锯床将贴有电阻应变片和转接装置的钢轨区域从钢轨试样上锯切下来，锯切下的样块厚度为20～30mm；将样块清理干净后，将应变测试仪导线分别焊接在第一转接柱和第二转接柱上，通过应变测试仪测出此时的应变值，待该数值稳定后记录；

步骤6、计算测试点钢轨的残余应力值：将通过应变测试仪测出的应变值进行处理，得到测试点钢轨的残余应力值。

作为本发明的测试钢轨残余应力的测试方法的进一步改进，步骤2中将第一转接柱和第二转接柱对应焊接在第一导电区和第二导电区上前还包括在第一转接柱和第二转接柱上涂覆 焊锡。

作为本发明的测试钢轨残余应力的测试方法的进一步改进，步骤2中电阻应变片的两端电阻应变片导电丝分别焊接在第一导电区和第二导电区上为焊接在第一导电区和第二导电区上的电阻应变片导电丝部分均被焊锡覆盖。

作为本发明的测试钢轨残余应力的测试方法的进一步改进，步骤3中电阻应变片的两端电阻应变片导电丝分别焊接在第一导电区和第二导电区上构成转接电阻应变片后还包括用硅胶完全覆盖电阻应变片和转接板。

作为本发明的测试钢轨残余应力的测试方法的进一步改进，步骤2中在选取长度为7～15mm，宽为4～8mm的导电基板前还包括将电路基板裁切成长度为7～15mm，宽为4mm～8mm的导电基板。

作为本发明的测试钢轨残余应力的测试方法的进一步改进，步骤2中在选取两根直径为0.3～0.8mm，长度为8～15mm的铜丝段前还包括从直径为0.3～0.8mm的铜丝截取，长度为8～15mm的铜丝段。

作为本发明的测试钢轨残余应力的测试方法的进一步改进，步骤1中制作测试样品，包括以下步骤：

1)、制作钢轨试样:从待测批次的钢轨中选取试样钢轨，从试样钢轨中间部位选取0.8～1.0m长度的钢轨区域,将选取的钢轨区域锯切加工成钢轨试样；

2)、确定钢轨试样上的测试点:在钢轨试样横截面中轴线的同一侧选取多个的测试点,包括轨头中心的测试点，轨底中心的测试点,中部横截面上各圆弧过渡处的测试点，轨腰中和轴上的测试点；

3)、打磨清洁测试点区域：先对测试点区域打磨抛光，再对测试点区域清洗并晾干。

作为本发明的再进一步改进，1)中从试样钢轨中间部位选取0.8～1.0m长度的钢轨区域为从试样钢轨中间部位选取1.0m长度的钢轨区域。

本发明的测试钢轨残余应力的电阻应变片转接装置及测试方法，适用于钢轨的残余应力测试，但又不局限于钢轨，还适用于金属结构材料的残余应力测试。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的钢轨残余应力的电阻应变片转接装置，由于采用一转接柱、第二转接柱来连接应变测试仪导线，电阻应变片导电丝和应变测试仪导线不需要焊接连接，因此，本发明的测试钢轨残余应力的电阻应变片转接装置解决了现有技术存在电阻应变片导电丝需要反复焊接和焊离应变测试仪导线，非常容易造成电阻应变片损坏，电阻应变片短路，导电丝脱断， 导致试样浪费的技术问题，取得了采用其作为电阻应变片转接装置进行测试钢轨残余应力时，不会产生无效测试点，测得钢轨的残余应力值准确和有效。

2、本发明的测试钢轨残余应力的测试方法，由于实施中制作和采用了电阻应变片转接装置，电阻应变片导电丝不需要反复焊接和焊离应变测试仪导线，不会造成电阻应变片短路，电阻应变片导电丝脱断，导致试样浪费，造成无效测试点，测得钢轨的残余应力值准确。

3、本发明的测试钢轨残余应力的测试方法，由于按照钢轨轧制矫直工艺选择测试点，测试数据更符合钢轨的残余应力分布，测试数据更准确有效。

附图说明

图1为本发明的转接装置的结构示意图。

图2为本发明的测试钢轨残余应力的测试方法的流程图。

图3为本发明的钢轨测试点分布示意图。

图1中的附图标记分别表示为：1-电阻应变片，2-转接板，3-转接柱，101-电阻应变片导电丝,201-第一导电区，202-第二导电区，203-绝缘区，301-第一转接柱，302-第二转接柱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明的测试钢轨残余应力的电阻应变片转接装置,包括转接板2、转接柱3，转接柱3为直径0.3～0.8mm、长度8～15mm的铜丝段；转接板2为中间部位设置有绝缘区203的导电基板，绝缘区203将导电基板绝缘分隔成第一导电区201和第二导电区202，转接板2的长度为7～15mm、宽度为4～8mm；转接柱3包括对应焊接在第一导电区201和第二导电区202上的第一转接柱301和第二转接柱302。

其中，转接柱3是用于和应变测试仪导线电连接，转接柱3是从直径为0.3～0.8mm的铜丝上截取长度为8～15mm的区域得到，转接柱3的优选尺寸为直径为0.5mm，长度为10mm。选用直径0.3～0.8mm的铜丝，是由于直径0.3～0.8mm的铜丝很容易找到，同时，直径小于0.3mm的铜丝截取成的转接柱3，由于太细，不便于将其焊接在第一导电区201和第二导电区202上；转接柱3的长度为8～15mm，是由于长度小于8mm的转接柱3，尺寸较短，不便于转接柱3和应变测试仪导线、导电区焊接连接，长度大于15mm的转接柱3，尺寸较长，会大量增加将导线和转接柱焊接起来的难度；经多次试验得出直径为0.5mm，长度为10mm的转接柱3，既便于焊接连接导电区，也便于焊接连接应变测试仪导线。转接柱3的形状可以是线形，也可以是弧形，还可以是L型。

其中，作为转接板2基体的导电基板是由电路基板裁切长度为7～15mm，宽为4mm～8mm的区域得到。长度小于7mm，宽度小于4mm的转接板2，制作工作量大，制作难度高；长度大 于15mm，宽度大于8mm的转接板2，不利于将其后续贴附固定在具有一定弧度的钢轨试样上；经多次试验得出长度为10mm，宽度为5mm的转接板2，既便于制作成电阻应变片转接装置，也便于贴附设置在钢轨试样上。

转接板2的绝缘区203通过在导电基板的中部区域沿宽度方向去除导电基板上的导电层形成绝缘区203，绝缘区上通常覆盖电绝缘材料；第一转接柱301和第二转接柱302是用于和应变测试仪导线连接；第一导电区201和第二导电区202是用于和电阻应变片导电丝101连接。

上述是本发明的测试钢轨残余应力的电阻应变片转接装置的基础实施方式。

后续使用中，需将电阻应变片转接装置贴附固定在钢轨试样上，再将应变测试仪导线焊接连接第一转接柱301和第二转接柱302,为了便于应变测试仪导线焊接连接第一转接柱301和第二转接柱302，本发明的电阻应变片转接装置在基础实施方式的技术上作进一步改进，如图1所示，本发明的电阻应变片转接装置的第一优选实施方式为，第一转接柱301和第二转接柱302均为L型，第一转接柱301和第二转接柱302的一边对应贴附焊接在第一导电区201和第二导电区202上，另一边沿着第一导电区201和第二导电区202轴线的方向对应延伸出第一导电区201和第二导电区202。

以上是本发明的测试钢轨残余应力的电阻应变片转接装置的实施过程。从实施过程可以看出，由于采用第一导电区201和第二导电区202来连接电阻应变片导电丝101，焊接区域较大，电阻应变片导电丝101和第一导电区201、第二导电区202的焊接连接操作简单，焊接效果好；由于采用第一转接柱301、第二转接柱302来代替电阻应变片导电丝101焊接连接应变测试仪导线，电阻应变片导电丝101和应变测试仪导线之间不需要焊接连接，就不存在电阻应变片导电丝101反复焊接和焊离应变测试仪导线的问题，同时第一转接柱301、第二转接柱302的直径均比电阻应变片导电丝101粗很多，焊接操作简单，焊接效果好，不容易造成脱断。因此，本发明的测试钢轨残余应力的电阻应变片转接装置解决了现有技术存在电阻应变片导电丝101需要反复焊接和焊离应变测试仪导线，非常容易造成电阻应变片损坏，电阻应变片短路，导电丝脱断，导致试样浪费的技术问题，取得了采用其作为电阻应变片转接装置进行测试钢轨残余应力时，不会产生无效测试点，测得钢轨的残余应力值准确和有效的术效果。

本发明的测试钢轨残余应力的测试方法，如图2所示，测试过程包括六个步骤：制作测试样品，制作电阻应变片转接装置，设置电阻应变片及电阻应变片转接装置，测量测试点钢轨试样的初始应变，测量钢轨切锯后测试点的应变，计算测试点钢轨的残余应力值，具体实现步骤如下：

步骤1、制作测试样品：从试样钢轨中间部位截取0.8～1.0m长度的钢轨区域作为钢轨试样，在钢轨试样的中部横截面上选取多个测试点，将测试点区域打磨光滑，清洗测试点区域并晾干，具体过程如下：

步骤1.1、制作钢轨试样：待测批次的钢轨中选取试样钢轨，从试样钢轨中间部位选取0.8～1.0m长度的钢轨区域,将选取的钢轨区域锯切加工成钢轨试样；

中间部位的钢轨区域不论是钢轨的化学成分，还是经过轧制矫直工艺产生的残余应力值最能表征钢轨的整体情况。0.8m为钢轨应力不释放的最小长度，当钢轨试样长度低于0.8时，残余应力随钢轨尺寸的减小而降低，不能反映钢轨真实的残余应力值；当钢轨试样长度大于1.0m时，会造成钢轨的浪费，而且试样过长不方便试验操作。因此，0.8～1.0m的钢轨试样最能满足测试的需要，为了使测试数据符合《TB/T 2344-201243kg/m～75kg/m钢轨订货技术条件》的要求，钢轨试样长度优选为1.0m。

步骤1.2、确定钢轨试样上的测试点:在钢轨试样横截面中轴线的同一侧选取多个的测试点,包括轨头中心的测试点，轨底中心的测试点,中部横截面上各圆弧过渡处的测试点，轨腰中和轴上的测试点；

在钢轨试样的中部横截面上选取多个的测试点，如图3所示，在钢轨横截面一侧，自轨头中心到轨底中心分布若干测试点：在轨头上分布两点，其中一点为轨头中心点；轨头侧面一点；轨腰分布三点，其中一点在轨腰中和轴上；轨底上端边缘一点；轨底侧面一点；轨底四到五点，其中一点为轨底中心点；其余各点分布在各圆弧过渡处。

测试点的选取主要基于钢轨轧制后会出现上弯、侧弯、扭转等现象，其中主要呈现上弯，所以要对钢轨进行矫直，矫直钢轨时，因垂直矫直力作用，轨头中心、轨底中心点呈现最大拉应力，轨头上表面、轨底上表面及下表面其他各点均受到垂直矫直应力作用，钢轨侧面主要承受水平矫直应力，水平矫直应力远远小于垂直矫直应力。

步骤1.3、打磨清洁测试点区域：先对测试点区域打磨抛光，再对测试点区域清洗并晾干。

测试点区域打磨主要采用砂轮机打磨，优选使用装配千叶砂轮片的砂轮机打磨，若钢轨硬度过高，先普通砂轮片进行预打磨，再用用装配千叶砂轮片的砂轮机打磨。测试点区域清洗先采用吹风机清理测试点区域颗粒较大的粉尘，再用挥发性的清洁剂，如无水乙醇清洗测试点区域并晾干。对测试点区域打磨、清洗，有利于提高电阻应变片和测试点区域的贴附紧密度，增强电阻应变片灵敏效果。

步骤2、制作电阻应变片转接装置：选取长度为7～15mm，宽度为4～8mm的导电基板，在导电基板的中部区域沿宽度方向去除导电基板上的导电层形成绝缘区203，绝缘区203将 导电基板绝缘分隔成第一导电区201和第二导电区202，设置有绝缘区203的导电基板即为转接板2；选取两根直径为0.3～0.8mm，长度为8～15mm的铜丝段，将它们分别弯成L型的第一转接柱301和第二转接柱302；将第一转接柱301和第二转接柱302对应焊接在第一导电区201和第二导电区202上构成转接装置，具体过程如下：

骤2.1、制作转接板2：选取长度为7～15mm，宽度为4～8mm的导电基板，优选选取长度为10mm，宽度为5mm的导电基板，在导电基板的中部区域沿宽度方向去除导电基板上的导电层形成绝缘区203，绝缘区203将导电基板绝缘分隔成第一导电区201和第二导电区202，通过上述方式加工好的导电基板为转接板2。

上述导电基板可以通过电路基板直接裁切成长度为7～15mm，宽为4mm～8mm的导电基板得到，电路基板的优选尺寸为长度10mm，宽度5mm。

骤2.2、制作转接柱3：选取两根直径为0.3～0.8mm，长度为8～15mm的铜丝段，优选选取直径为0.5mm，长度为10mm的铜丝段，将它们分别弯成L型的第一转接柱301和第二转接柱302；

上述铜丝段通过将直径为0.3～0.8mm的铜丝截取成长度为8～15mm的铜丝段得到。铜丝段的优选尺寸为直径为0.5mm，长度为10mm。

骤2.3、制作电阻应变片转接装置，将第一转接柱301和第二转接柱302对应焊接在第一导电区201和第二导电区202上构成电阻应变片转接装置。优选的方式是先在第一转接柱(301)和第二转接柱(302)上涂覆焊锡再进行焊接，从而确保第一转接柱(301)、第二转接柱(302)和对应的第一导电区201、第二导电区202的焊接为饱焊连接，确保转接柱3和导电区连接处的电阻最小和转接柱3被牢牢固定在导电区上。

步骤3、设置电阻应变片1及电阻应变片转接装置：将电阻应变片贴附在打磨清洗后的测试点区域，用粘附剂加以固定；顺着电阻应变片导电丝101的方向的钢轨试样上设置电阻应变片转接装置并用粘附剂加以固定；电阻应变片1的两端电阻应变片导电丝101分别焊接在第一导电区201和第二导电区202上构成转接电阻应变片；

步骤3.1、在钢轨试样的测试点设置电阻应变片1：将电阻应变片1贴附在打磨清洗后的测试点区域，用粘附剂，通常为502胶水将电阻应变片1固定；

步骤3.2、在钢轨试样的测试点设置转接装置：在顺着电阻应变片导电丝101方向靠近电阻应变片1的钢轨表面设置转接装置，并用粘附剂，如502胶水将转接装置固定，将电阻应变片1的两根导电丝分别焊接在转接装置的第一导电区201和第二导电区202上。优选的方式是焊接在第一导电区201和第二导电区202上的电阻应变片导电丝101部分均被焊锡覆盖。

步骤3.3、在电阻应变片和转接装置上设置保护层：采用硅胶，通常为704硅胶完全覆 盖电阻应变片1和转接板2。采用硅胶完全覆盖电阻应变片1和转接板2，以提高电阻应变片1和转接板2的绝缘性能，确保测试数据的准确性。

步骤4、测量测试点钢轨试样的初始应变：将应变测试仪导线分别焊接在第一转接柱301和第二转接柱302上，通过应变测试仪测出钢轨试样的初始应变值，并将该值清零；

步骤5、测量钢轨切锯后测试点的应变：将应变测试仪导线焊离第一转接柱301和第二转接柱302，用锯床将贴有电阻应变片1和转接装置的钢轨区域从钢轨试样上锯切下来，锯切下的样块厚度为20～30mm；将样块清理干净后，将应变测试仪导线分别焊接在第一转接柱301和第二转接柱302上，通过应变测试仪测出此时的应变值，待该数值稳定后记录；

步骤6、计算测试点钢轨的残余应力值：将通过应变测试仪测出的应变值进行处理，得到测试点钢轨的残余应力值。

下面以钢厂生产的某批次、某一类型的钢轨为例，采用本发明的测试钢轨残余应力的电阻应变片转接装置及测试方法和传统的钢轨残余应力测试方法进行钢轨残余应力测试，具体如下：

第一步，制作钢轨试样：在某一批次的钢轨中选一根钢轨，将此钢轨中间部分锯切加工成两件1m长的1#试样和2#试样。

第二步，在1#试样和2#试样上按照以下规则设置17个测试点：如图3所示，所有的测试点均设置在钢轨横截面中轴线的同一侧，轨头中心的测试点标记为1，轨底中心的测试点标记为17，在距1号测试点17.5mm的轨头上设置2号测试点，在17号测试点一侧的轨底上以17.5mm为间隔距离设置16号测试点和15号测试点，沿轨头到轨底的钢轨断面各圆弧过渡处分别设置3号测试点、5号测试点、6号测试点、10号测试点、11号测试点，在轨头的侧面上设置4号测试点，在轨底的侧面上设置13号测试点，在距离轨底边缘5mm的轨底上设置14号测试点，在距离轨底边缘5mm的轨底上端设置12号测试点，在轨腰中和轴上设置8号测试点，8号测试点向上30mm的轨腰上设置7号测试点，8号测试点向下30mm的轨腰上设置9号测试点，对每个测试点按上述标号进行标记。

第三步，测试点的处理：采用装配千叶砂轮片的砂轮机打磨1#试样和2#试样的各个测试点区域，先采用吹风机吹除测试点区域较大的粉尘，再用无水乙醇清洗各个测试点区域。

第四步，制作转接装置：将电路基板裁切成17个10mmX5mm规格的导电基板，处理每个导电基板的中间部分，让中间部分成为绝缘区203，绝缘区203将导电基板划分成第一导电区201和第二导电区202，从而制成17个转接板2；选取直径约0.5mm的铜丝，将其截取成10mm长的铜丝段，将每根铜丝段弯成L型并在其表面涂覆焊锡，制成34根转接柱3；在每个转接板2的第一导电区201和第二导电区202上焊接转接柱3，制成17个转接装置。

第五步，在钢轨试样的测试点设置电阻应变片1和转接装置：选取34个工作状态正常的电阻应变片1，1#试样和2#试样的各个测试点区域采用以下方式设置电阻应变片1，用502胶水将电阻应变片1贴附在打磨清洗后的测试点区域；在2#试样上的每个电阻应变片1的附近沿着电阻应变片导电丝101方向用502胶水将转接装置固定在钢轨表面；电阻应变片1的两端导电丝分别焊接在转接装置的第一导电区201和第二导电区202，第一导电区201和第二导电区202的电阻应变片导电丝101均被焊锡完全覆盖；采用704硅胶完全覆盖电阻应变片1和转接板2。

第六步，测试1#试样和2#试样的初始应变：

测试1#试样的各个测试点的初始应变：将应变测试仪导线对应焊接在1#试样17个测试点电阻应变片导电丝101上，测出1#试样17个测试点的初始应变值，并将该值清零，将应变测试仪导线焊离17个测试点的电阻应变片导电丝101。

测试2#试样的各个测试点的初始应变：将应变测试仪导线对应焊接在2#试样17个测试点转接装置的转接柱上，测出2#试样17个测试点的初始应变值，并将该值清零，将应变测试仪导线焊离17个测试点转接装置的转接柱3；

第七步，制作1#试样和2#试样的测试样块：用锯床将1#试样测试点区域的整个钢轨断面锯切下来，得到1#样块，锯切时需要保留测试点标记并且不可锯切到电阻应变片1，锯切下的样块厚度为25mm，将每个测试点清理干净。用锯床将2#试样测试点区域的整个钢轨断面锯切下来，得到2#样块，锯切时需要保留测试点标记并且不可锯切到电阻应变片1及电阻应变片转接装置，锯切下的样块厚度为25mm，将每个测试点清理干净。

第八步，测试1#样块17个测试点的应变值和测试2#样块17个测试点的应变值：采用应变测试仪依次测试1#样块17个测试点的应变值，待数据稳定后进行记录，采用应变测试仪依次测试2#样块17个测试点应变值，待数据稳定后进行记录。

第九步，计算出1#试样17个测试点和2#试样17个测试点的残余应力值：以前述得到的测试点应变值为基础通过以下公知的残余应力值公式计算1#试样17个测试点和2#试样17个测试点的残余应力值。残余应力值计算公式为σ＝-Eε，其中，σ为残余应力值、E为弹性模量，对特定材料为常数、ε为记录的应变值、负号表示应力与应变方向相反。

通过以上实施步骤得出的各测试点钢轨的残余应力值如表1所示：

表1钢轨试样1#和钢轨试样2#各测试点钢轨的残余应力测试值

由表1可见，1#试样第5、6、11测试点没有数据，主要由于采用传统贴片法造成这几测试点的电阻应变片损坏，无法测得残余应力值。

由表1可见，1#试样和2#试样相应测试点的钢轨残余应力值相当，且符合钢轨轧制矫直的工艺：轨头中心1号测试点及轨底中心17号测试点都为拉应力；钢轨轧制后出现上弯，需对钢轨进行垂直矫直，因垂直矫直需克服钢轨垂直方向刚度，让钢轨在垂直方向产生一定的塑性变形以达到矫直目的，故垂直矫直力很大，故轨底中心17号测试点呈现最大拉应力；轨头上表面、轨底上表面及下表面其他各点因受垂直矫直应力的缘故，也有较大残余应力值；轨头侧面、轨腰残余应力值偏小，甚至有的部位几乎没有残余应力值，这是因为钢轨侧面承受水 平矫直应力，而实际生产过程中水平矫直应力远远小于垂直矫直应力。这些都是符合轧制规律和相关文献记录的。

以上是本发明的测试钢轨残余应力的电阻应变片转接装置及测试方法的实施过程。从实施过程可以看出，由于实施中制作和采用了电阻应变片转接装置，电阻应变片导电丝101不需要反复焊接和焊离应变测试仪导线，不会造成电阻应变片短路，电阻应变片导电丝101脱断，导致试样浪费，造成无效测试点，测得钢轨的残余应力值准确；由于按照钢轨轧制矫直工艺选择测试点，测试数据更符合钢轨的残余应力分布，测试数据更准确有效。

Claims (10)

1.测试钢轨残余应力的电阻应变片转接装置,其特征在于，包括转接板(2)、转接柱(3)，所述转接柱(3)为直径0.3～0.8mm、长度8～15mm的铜丝段；所述转接板(2)为中间部位设置有绝缘区(203)的导电基板，所述绝缘区(203)将导电基板绝缘分隔成第一导电区(201)和第二导电区(202)，所述转接板(2)的长度为7～15mm、宽度为4～8mm；所述转接柱(3)包括对应焊接在第一导电区(201)和第二导电区(202)上的第一转接柱(301)和第二转接柱(302)。

2.根据权利要求1所述的测试钢轨残余应力的电阻应变片转接装置，其特征在于，所述第一转接柱(301)和第二转接柱(302)均为L型，所述第一转接柱(301)和第二转接柱(302)的一边对应贴附焊接在第一导电区(201)和第二导电区(202)上，另一边沿着第一导电区(201)和第二导电区(202)轴线的方向对应延伸出第一导电区(201)和第二导电区(202)。

3.测试钢轨残余应力的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、制作测试样品：从试样钢轨中间部位截取0.8～1.0m长度的钢轨区域作为钢轨试样，在钢轨试样的中部横截面上选取多个测试点，将测试点区域打磨光滑，清洗测试点区域并晾干；

步骤2、制作电阻应变片转接装置：选取长度为7～15mm，宽度为4～8mm的导电基板，在导电基板的中部区域沿宽度方向去除导电基板上的导电层形成绝缘区(203)，绝缘区(203)将导电基板绝缘分隔成第一导电区(201)和第二导电区(202)，设置有绝缘区(203)的导电基板即为转接板(2)；选取两根直径为0.3～0.8mm，长度为8～15mm的铜丝段，将它们分别弯成L型的第一转接柱(301)和第二转接柱(302)；将第一转接柱(301)和第二转接柱(302)对应焊接在第一导电区(201)和第二导电区(202)上构成电阻应变片转接装置；

步骤3、设置电阻应变片及电阻应变片转接装置：将电阻应变片(1)贴附在打磨清洗后的测试点区域，用粘附剂加以固定；顺着电阻应变片导电丝(101)的方向的钢轨试样上设置电阻应变片转接装置并用粘附剂加以固定；电阻应变片(1)的两端电阻应变片导电丝(101)分别焊接在第一导电区(201)和第二导电区(202)上构成转接电阻应变片；

步骤4、测量测试点钢轨试样的初始应变：将应变测试仪导线分别焊接在第一转接柱(301)和第二转接柱(302)上，通过应变测试仪测出钢轨试样的初始应变值，并将该值清零；

步骤5、测量钢轨切锯后测试点的应变：将应变测试仪导线焊离第一转接柱(301)和第二转接柱(302)，用锯床将贴有电阻应变片(1)和转接装置的钢轨区域从钢轨试样上锯切下来，锯切下的样块厚度为20～30mm；将样块清理干净后，将应变测试仪导线分别焊接在第一转接柱(301)和第二转接柱(302)上，通过应变测试仪测出此时的应变值，待该数值稳定后记录；

步骤6、计算测试点钢轨的残余应力值：将通过应变测试仪测出的应变值进行处理，得到测试点钢轨的残余应力值。

4.根据权利要求3所述的测试钢轨残余应力的测试方法，其特征在于，所述步骤2中所述将第一转接柱(301)和第二转接柱(302)对应焊接在第一导电区(201)和第二导电区(202)上前还包括在第一转接柱(301)和第二转接柱(302)上涂覆焊锡。

5.根据权利要求3或4所述的测试钢轨残余应力的测试方法，其特征在于，步骤2中所述电阻应变片(1)的两端电阻应变片导电丝(101)分别焊接在第一导电区(201)和第二导电区(202)上为

焊接在第一导电区(201)和第二导电区(202)上的电阻应变片导电丝(101)部分均被焊锡覆盖。

6.根据权利要求3或4所述的测试钢轨残余应力的测试方法，其特征在于，步骤3中所述电阻应变片(1)的两端电阻应变片导电丝(101)分别焊接在第一导电区(201)和第二导电区(202)上构成转接电阻应变片后还包括

用硅胶完全覆盖电阻应变片(1)和转接板(2)。

7.根据权利要求3或4所述的测试钢轨残余应力的测试方法，其特征在于，步骤2中所述在选取长度为7～15mm，宽为4～8mm的导电基板前还包括将电路基板裁切成长度为7～15mm，宽为4mm～8mm的导电基板。

8.根据权利要求3或4所述的测试钢轨残余应力的测试方法，其特征在于，步骤2中所述在选取两根直径为0.3～0.8mm，长度为8～15mm的铜丝段前还包括从直径为0.3～0.8mm的铜丝截取，长度为8～15mm的铜丝段。

9.根据权利要求3或4所述的测试钢轨残余应力的测试方法，其特征在于，步骤1中所述制作测试样品，包括以下步骤：

1A)、制作钢轨试样:从待测批次的钢轨中选取试样钢轨，从试样钢轨中间部位选取0.8～1.0m长度的钢轨区域,将选取的钢轨区域锯切加工成钢轨试样；

1B)、确定钢轨试样上的测试点:在钢轨试样横截面中轴线的同一侧选取多个的测试点,包括轨头中心的测试点，轨底中心的测试点,中部横截面上各圆弧过渡处的测试点，轨腰中和轴上的测试点；

1C)、打磨清洁测试点区域：先对测试点区域打磨抛光，再对测试点区域清洗并晾干。

10.根据权利要求9所述的测试钢轨残余应力的测试方法，其特征在于，1A)中所述从试样钢轨中间部位选取0.8～1.0m长度的钢轨区域为从试样钢轨中间部位选取1.0m长度的钢轨区域。