CN107764450B - 一种同步跨尺度残余应力检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种同步跨尺度残余应力检测装置，包括可进行宏观残余应力检测的激光检测系统和微观残余应力检测的PROTO‑IXRD‑MGR 40 X‑射线检测系统，以及加持加载装置和基座。激光检测系统由激光发射仪（1）、激光头（13）、激光头底座（12）、激光检测镜头（11）、激光检测镜头底座（10）和钻机（14）组成；PROTO‑IXRD‑MGR 40 X‑射线检测系统由X‑射线发射仪（5）、PROTO‑IXRD‑MGR 40 X‑射线应力检测仪（7）组成；加持加载装置由活动端（4）、固定端（9）、电机（3）、测力计（2）组成；以及基座（6），这些零部件共同构成了整套残余应力检测装置。与现有技术相比，本发明显著优点有:1)同步、跨尺度测量微观和宏观两类残余应力；2)可通过对标准板加载进行残余应力标定；3)可实现实时性、全场性检测。

Description

一种同步跨尺度残余应力检测装置
技术领域
本发明涉及工件残余应力检测领域，特别是涉及一种同步跨尺度残余应力检测装置。
背景技术
在工业生产过程中，无论是各种机械加工过程、强化工艺、不均匀塑性变形还是金相变化都会不可避免的在材料及其制品上产生残余应力。残余应力是一种内应力，这种内应力自相平衡，而且在外力和不均匀的温度场都消失后依然会存留在材料的内部。这种内应力对于零件会产生一定的影响，例如疲劳强度、静强度、脆性破坏等。这些影响在普通行业造成的影响较小，然而对于一些高精尖产业来讲，任何一种影响都将产生灾难性的后果。所以，合理有效的控制残余应力对于许多产业是十分重要的。若想对残余应力进行合理有效的控制，首先就要有精准的测量仪器来测量残余应力。虽然，国内外的检测方法和检测设备多种多样，然而，现有的残余应力检测标准、方法和仪器的发展有限，有时不能很好的满足工业生产的高标准。
发明内容
基于上述背景，本发明设计的一种同步跨尺度残余应力检测装置，采用多种测量方式，测量多种尺寸精度的综合性残余应力检测装置。具体包括可进行宏观残余应力检测的激光残余应力检测系统和进行微观残余应力检测的PROTO-IXRD-MGR 40 X-射线残余应力检测系统，以及对待测件进行固定和载荷施加的加持加载装置和用于安装以上所有设备的基座。
如图1所示。
宏观残余应力激光检测系统由激光发射仪1、激光头13、激光头底座12、激光检测镜头11、激光检测镜头底座10和钻机14组成；
微观残余应力PROTO-IXRD-MGR 40 X-射线检测系统由X-射线发射仪5、PROTO-IXRD-MGR 40 X-射线应力检测仪7组成；
加持加载装置由加持加载装置活动端4、加持加载装置固定端9、小功率电机3、多功能测力计2组成；
以及用于安装以上所有设备的基座6和待测件8。这些零部件共同构成了整套残余应力检测装置。
本发明的有益效果是：
1、同步、跨尺度测量微观和宏观两类残余应力。
2、可通过对标准板加载进行残余应力标定。
3、可实现实时性、全场性检测。
附图说明
图1是整个同步跨尺度残余应力检测装置的示意图；
图中1为激光发射仪，2为多功能测力计，3为小功率电机，4为加持加载装置活动端，5为X-射线发射仪，6为基座，7为PROTO-IXRD-MGR 40 X-射线应力检测仪，8为待测件，9为加持加载装置固定端，10为激光检测镜头底座，11为激光检测镜头，12为激光头底座，13为激光头，14为钻机。
图2是加持加载装置的示意图；
图中1为基座。
图3是加持加载装置的示意图；
图中1为加持加载装置固定端，2为加持加载装置活动端，3为测力计，4为滑块，5为小功率电机，6为丝杠，7为导轨，8为加持加载装置底座。
图4是激光残余应力检测系统的示意图；
图中1为激光检测镜头底座，2为激光检测镜头，3为激光头底座，4为激光头，5为激光发射仪，6为钻机，7为钻机升降座。
图5是X-射线应力检测系统的示意图；
图中1为PROTO-iXRD便携式X-射线发射仪，2为PROTO-IXRD-MGR 40 X-射线应力检测仪底座，3为PROTO-IXRD-MGR 40 X-射线应力检测仪。
图6为待测件的示意图；
图中1为待测件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图2所示，此为一种同步跨尺度残余应力检测装置—基座立体结构示意图。基座(1)是整个检测平台的基础，整个检测平台的坐标系的建立，所有零部件的固定都是靠基座(1)。由于检测方法中激光盲孔残余应力检测方法需要钻出与待测件表面垂直的孔，而PROTO-IXRD-MGR 40 X-射线检测系统需要发射不同入射角的X-射线，这些设备都需要固定在基座(1)上，这就对基座(1)提出了严苛的要求：既要方便激光应力检测系统校准绝对垂直，又要方便X-射线应力检测系统f应力检测平台的理论分析，所以采用的是如图2所示的T型槽基座(1)，既便于固定又能达到的两种应力检测仪安装需求。本文选择的4*4T型槽基座。每两条槽的距离为160mm；T型槽的窄槽部分宽度为20mm深度为10mm；T型槽的宽槽部分宽度为40mm深度为10mm。
如图3所示，此为一种同步跨尺度残余应力检测装置—加持加载装置立体结构示意图。加持加载装置固定端(1)和加持加载装置底座(8)固定在基座上，小功率电机(5)与丝杠(6)相连固定在加持加载装置底座(8)上，滑块(4)和加持加载装置活动端(2)中连接着测力计(3)，并由丝杠(6)和导轨(7)带动对装卡在加持加载装置固定端和活动端的待测件进行加载，由此起到固定待测件并在必要的情况下对待测件进行加载的目的。
如图4所示，此为一种同步跨尺度残余应力检测装置—激光残余应力检测系统立体结构示意图。其中激光检测镜头底座(1)与基座固定在上面安装激光检测镜头(2)，在保证激光检测镜头(2)稳定的情况下还可以按检测需求进行转动；激光头底座(3)与激光检测镜头底座(1)作用相似，固定在基座上并在上面安装激光头(4)，保证激光头(4)的稳定与按需转动；激光发射仪(5)为激光头(4)提供光源；钻机升降座(7)固定在基座上并将钻机(6)安装于上，保证钻机(6)稳定和钻机(6)在钻盲孔所需的必要运动。
平台检测进行前对激光头(4)、激光检测镜头(2)和钻机(6)进行角度校准，平台检测进行时激光头底座(3)、激光检测镜头底座(1)和钻机升降座(7)具有锁定装置可以保证在整个检测过程中激光头(4)和激光检测镜头(2)角度保证不变。
如图5所示，此为一种同步跨尺度残余应力检测装置—X-射线应力检测系统立体结构示意图。X-射线应力检测系统的最关键的部件就是X-射线应力检测仪，基于多方考虑本文选择加拿大应力检测仪器生产商PROTO公司生产的PROTO-IXRD-MGR 40型应力检测仪(3)；为了保证该型号X-射线应力检测仪(3)正常工作，X-射线发射仪也选择了PROTO公司生产的PROTO-iXRD便携式X-射线发射仪(1)；由于基座设计的限制，本文自制了X-射线应力检测仪的底座(2)，该底座(2)体积较小，与基座的装卡容易，同时具备一套丝杠导轨升降系统来保证测量进行时X-射线应力检测仪(3)的移动。
如图6所示，此为一种同步跨尺度残余应力检测装置—待测件结构示意图。由于整个残余应力检测过程需要将待测件(1)固定在加持加载装置上，所以对待测件(1)需要进行一定的预处理，为尽可能降低预处理过程对待测件(1)的影响，待测件(1)需选用厚度在5mm左右，长度略大于400mm，宽度略大于80mm的板型待测件(1)。并对待测件(1)进行如图6所示的钻孔处理，钻的孔为螺栓固定孔。通过螺栓将待测件(1)固定在加持加载装置上。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而非本发明可行实施的穷举。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理和精神的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种同步跨尺度残余应力检测装置，其特征在于，采用多种测量方式，测量多种尺寸精度的综合性残余应力检测装置， 具体包括可进行宏观残余应力检测的激光残余应力检测系统和可进行微观残余应力检测的PROTO-IXRD-MGR40X-射线残余应力检测系统，以及对待测件进行固定和载荷施加的加持加载装置和用于安装以上所有设备的基座；
所述加持加载装置由加持加载装置活动端、加持加载装置固定端、加持加载装置底座、小功率电机、丝杠、滑块、导轨、多功能测力计组成，
所述加持加载装置固定端和所述加持加载装置底座固定在所述基座上，所述小功率电机与所述丝杠相连固定在所述加持加载装置底座上，所述滑块和所述加持加载装置活动端中连接着所述多功能测力计，并由所述丝杠和所述导轨带动，对装卡在所述加持加载装置固定端和活动端的待测件进行加载，起到固定待测件并在必要的情况下对待测件进行加载的作用，
所述基座为4*4T型槽基座，每两条槽的距离为160mm，T型槽的窄槽部分宽度为20mm，深度为10mm，T型槽的宽槽部分宽度为40mm，深度为10mm。
2.如权利要求1所述的一种同步跨尺度残余应力检测装置，其特征在于，所述宏观残余应力激光检测系统由激光发射仪、激光头、激光头底座、激光检测镜头、激光检测镜头底座和钻机组成。
3.如权利要求1所述的一种同步跨尺度残余应力检测装置，其特征在于，所述微观残余应力PROTO-IXRD-MGR40X-射线检测系统由X-射线发射仪、PROTO-IXRD-MGR40X-射线应力检测仪组成。
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