CN105783669A - 一种x射线应力测试中平均腐蚀深度的测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种X射线应力测试中平均腐蚀深度的测量装置，包括支座、支杆和千分表，支座为开口朝下的“U”型空心折弯件，支杆为空心直杆，支杆上下两端分别与支座顶部和千分表底部的中心相连，支座顶部空腔内水平设有平衡板，其中心通过销轴与支座相连，其上设有旋转弹簧，支座底面均匀间隔设有三个套管，平衡板顶面中心与主弹簧底端相连，主弹簧的顶端与千分表相连，平衡板底面均匀间隔与三根副弹簧的顶端相连，副弹簧的底端均设有球体，副弹簧外套设有护套，护套底端与所述球体固连，三根副弹簧与三个套管相对应设置，护套插入套管并可沿套管滑动。本发明能在保证测试精度的前提下，一次性测试腐蚀坑的平均深度，大幅提高工作效率和准确性。

Description

一种X射线应力测试中平均腐蚀深度的测量装置

技术领域

本发明属于残余应力测试的技术领域，尤其涉及一种X射线应力测试中平均腐蚀深度的测量装置。

背景技术

在工业生产中，残余应力问题是非常突出的。在工作温度、工作介质及残余应力的共同作用下，一方面产品或工件会降低强度，使工件在制造时产生变形和开裂等工艺缺陷；另一方面又会在制造后的自然释放过程中使工件的尺寸发生变化或者使其疲劳强度、应力腐蚀等力学性能降低。因此，残余应力测量技术的研究，对于确保产品质量或工件的安全性和可靠性有着非常重要的意义。X射线衍射法检测残余应力的依据是根据弹性力学及X射线晶体学理论。对于理想的多晶体，在无应力的状态下，不同方位的同族晶面间距是相等的，而当受到一定的表面残余应力σ时，不同晶粒的同族晶面间距随晶面方位及应力的大小发生有规律的变化，从而使X射线衍射谱线发生位偏移，根据位偏移的大小可以计算出残余应力。采用X射线衍射法测量残余应力准确、可靠，特别当应力在小范围内急剧变化时最有效。

物体表面往往附有氧化铁皮及表面杂质，在用X射线法进行应力测试前，需要进行打磨处理，而打磨过程会伴生附加应力层，必须用电解腐蚀方式去除附加应力还原物体表面本身的应力状态，此腐蚀深度过浅则附加应力层未去掉，过深则远离了物体表面，在物体表面应力梯度较大的情况下会造成对该物体表面应力的误读。X射线残余应力测试对象是表面某一面积内的平均应力如图1右下角所示(设备中准直管的规格决定该面积大小)，腐蚀坑往往不平整，如图2所示(腐蚀坑放大200倍图)，如果只测试某一点的深度，则测量误差必然较大，因此，对于该面积内平均腐蚀深度的准确测量将直接影响物体表面残余应力测量的准确度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种X射线应力测试中平均腐蚀深度的测量装置，能在保证测试精度的前提下，一次性测试腐蚀坑的平均深度，大幅提高工作效率和准确性。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种X射线应力测试中平均腐蚀深度的测量装置，其特征在于，包括支座、支杆和千分表，所述支座为开口朝下的“U”型空心折弯件，所述支杆为空心直杆，支杆上下两端分别与支座顶部中心和所述千分表底部中心相连，支座顶部空腔内水平设有平衡板，所述平衡板中心通过销轴与支座相连，平衡板上设有旋转弹簧，支座底面均匀间隔设有三个套管，平衡板顶面中心与主弹簧底端相连，主弹簧的顶端与千分表相连，平衡板底面均匀间隔与三根副弹簧的顶端相连，所述三根副弹簧的底端均设有球体，副弹簧外套设有护套，所述护套底端与所述球体固连，三根副弹簧与所述三个套管相对应设置，护套插入套管并可沿套管滑动。

按上述方案，所述支杆上套设有环形把手，所述表盘顶部中心设有圆柱把手。

按上述方案，所述护套外径与所述套筒内径相同，护套长度小于或等于套筒长度。

按上述方案，所述千分表包括主表盘和副表盘，所述主表盘上的主指针指示平均深度值，所述副表盘上的副指针指示主指针旋转圈数。

本发明的有益效果是：1、提供一种X射线应力测试中平均腐蚀深度的测量装置，能在保证测试精度的前提下，一次性测试腐蚀坑的平均深度，大幅提高工作效率和准确性，解决了X射线应力测试的中腐蚀坑平均深度的定量测量问题；2、千分表上直接显示各个测量点的平均深度，不需要测试者再进行多点深度的平均运算，提高工作效率；3、旋转弹簧保证了在被测腐蚀位置深度不均情况下的自平衡，提高了测试稳定性。

附图说明

图1为本发明一个实施例的主视图。

图2为本发明一个实施例的测量示意图。

图3为本发明一个实施例的平衡板的受力示意图。

其中：1.圆柱把手，2.千分表，3.主指针，4.副指针，5.主弹簧，6.环形把手，7.支座，8.平衡板，9.销轴，10.套管，11.副弹簧，12.护套，13.球体，14.支杆。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

如图1所示，一种X射线应力测试中平均腐蚀深度的测量装置，包括支座7、支杆14和千分表2，支座为开口朝下的“U”型空心折弯件，可在被测物腐蚀坑四周水平面上形成支撑，支杆为空心直杆，支杆上下两端分别与支座顶部中心和所述千分表底部中心相连，支座顶部空腔内水平设有平衡板8，平衡板中心通过销轴9与支座相连，平衡板上设有旋转弹簧，支座底面均匀间隔设有三个套管10，平衡板顶面中心与主弹簧5底端相连，主弹簧的顶端与千分表相连，平衡板底面均匀间隔与三根副弹簧11的顶端相连，三根副弹簧的底端均设有球体13，副弹簧外套设有护套12，护套底端与球体固连，三根副弹簧与三个套管相对应设置，护套插入套管并可沿套管滑动，护套外径与套筒内径相同，护套长度小于或等于套筒长度。

支杆上套设有环形把手6，表盘顶部中心设有圆柱把手1，在测量时方便测量人员手持定位，使测量装置整体垂直于被测面。

千分表包括主表盘和副表盘，主表盘延圆周方向上设有刻度，一圈为0.1mm，表盘读数为0～100，分度值为0.001mm，即1μm，主指针的读数直接反映平均深度大小，副表盘的读数为总圈数，表盘读数为0～50，即总测量行程为5mm。

如图2-3所示，采用本发明进行测量时，球体顶住腐蚀坑底迫使护套向上运动，副弹簧则收缩，呈受压状态，三根副弹簧所受压力分别为F1、F2和F3，如果被测物腐蚀坑左右深度不一，则F1、F2和F3各不相等，设三根副弹簧的间距为L1，则副弹簧会形成扭矩(F1-F3)×L1，旋转弹簧通过销轴获得平衡力矩M，则M＝(F1-F3)×L1，三根副弹簧测试前自然长度为L2，弹性系数均为k1，平衡板距腐蚀坑水平面的高度为h，测试中三个球体所处的腐蚀深度分别为S1、S2、S3，三个位置的平均腐蚀深度值则为S＝(S1+S2+S3)/3，则受压后三根副弹簧长度分别为：h+S1、h+S2、h+S3，三根副弹簧的受力分别为：F1＝(L2-h-S1)×k1、F2＝(L2-h-S2)×k1、F3＝(L2-h-S3)×k1。

根据平衡板的力平衡关系

F＝F1+F2+F3＝k1×[3×L2-3×h-(S1+S2+S3)]＝3×k1×(L2-h-S)

主弹簧的弹性系数为k2，原始长度为L3，表盘读数为主弹簧被压缩距离D，则：

F＝k2×D＝3×k1×(L2-h-S)

因此D＝L2-h-S，k2＝3×k1，则：

S＝L2-h-D。

本发明首次提出平均腐蚀深度的测量概念，该装置能在保证测试精度的前提下，一次性测试腐蚀坑的平均深度，大幅提高工作效率和准确性、解决了X射线应力测试的中腐蚀坑平均深度的定量测量问题，通过巧妙的设计(L3＝L2-h，k2＝3×k1)使得表盘上直接显示各点的平均深度，不需要测试者再进行多点深度的平均运算，提高工作效率，腐蚀坑深度很小，设计中主表盘一圈行程仅为0.1mm，表盘读数为0～100，分度值为0.001mm，即1μm保证了测量精度，平衡板中的旋转弹簧设计保证了在被测腐蚀位置深度不均情况下的自平衡，提高了测试稳定性。

Claims (4)

1.一种X射线应力测试中平均腐蚀深度的测量装置，其特征在于，包括支座、支杆和千分表，所述支座为开口朝下的“U”型空心折弯件，所述支杆为空心直杆，支杆上下两端分别与支座顶部中心和所述千分表底部中心相连，支座顶部空腔内水平设有平衡板，所述平衡板中心通过销轴与支座相连，平衡板上设有旋转弹簧，支座底面均匀间隔设有三个套管，平衡板顶面中心与主弹簧底端相连，主弹簧的顶端与千分表相连，平衡板底面均匀间隔与三根副弹簧的顶端相连，所述三根副弹簧的底端均设有球体，副弹簧外套设有护套，所述护套底端与所述球体固连，三根副弹簧与所述三个套管相对应设置，护套插入套管并可沿套管滑动。

2.根据权利要求1所述的一种X射线应力测试中平均腐蚀深度的测量装置，其特征在于，所述支杆上套设有环形把手，所述表盘顶部中心设有圆柱把手。

3.根据权利要求1或2所述的一种X射线应力测试中平均腐蚀深度的测量装置，其特征在于，所述护套外径与所述套筒内径相同，护套长度小于或等于套筒长度。

4.根据权利要求1所述的一种X射线应力测试中平均腐蚀深度的测量装置，其特征在于，所述千分表包括主表盘和副表盘，所述主表盘上的主指针指示平均深度值，所述副表盘上的副指针指示主指针旋转圈数。