CN110146207A - 测量残余应力的深度自动电解腐蚀系统和方法 - Google Patents

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李国锐
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Abstract

本发明公开了一种测量残余应力的深度自动电解腐蚀系统和方法，用于电解腐蚀领域，包括：配液装置，用于配置电解腐蚀液；工装装夹装置，用于夹持工件并将工件移动至腐蚀位置；电解装置，接收配液装置的电解腐蚀液从而对位于腐蚀位置的工件进行定量腐蚀；测量装置，测量工件腐蚀的深度；检测控制装置，分别信号连接配液装置、工装装夹装置、电解装置和测量装置。本发明能够对金属工件的腐蚀深度精准控制，将误差降低到最小。

Description

测量残余应力的深度自动电解腐蚀系统和方法
技术领域
本发明涉及残余应力测量领域，特别是涉及一种测量残余应力的深度自动电解腐蚀系统和方法。
背景技术；
在测量金属工件沿深度方向的残余应力分布时，需要沿深度方向逐层电解腐蚀。传统的电解腐蚀目前主要靠人工操作，其电解腐蚀存在以下共性缺点：1）人工在操作每一次电解腐蚀工序时，不能精准控制电解腐蚀的腐蚀时间和电解溶液的用量，从而造成每一次的腐蚀深度不能精准控制；2）电解腐蚀的深度通过游标卡尺的方式测量，误差大，影响实验结果；3）简单的重复劳动，操作者容易疲劳。
以上共性缺点将会导致实验的数据偏差太大，影响残余应力分布的测量结果。因此，必须精准控制电解腐蚀的腐蚀时间和电解溶液的用量，从而精准控制金属工件的电解腐蚀深度。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种测量残余应力的深度自动电解腐蚀系统，能够对金属工件的腐蚀深度精准控制。
本发明所采用的技术方案是：
一种测量残余应力的深度自动电解腐蚀系统，包括：
配液装置，用于配置电解腐蚀液；
工装装夹装置，用于夹持工件并将工件移动至腐蚀位置；
电解装置，接收配液装置的电解腐蚀液从而对位于腐蚀位置的工件进行定量腐蚀；
测量装置，测量工件腐蚀的深度；
检测控制装置，分别信号连接配液装置、工装装夹装置、电解装置和测量装置。
作为本发明的进一步改进，所述配液装置包括溶剂箱、溶质集成箱和调配箱，检测控制装置控制溶剂箱中溶剂、溶质集成箱中溶质输出至调配箱的比例来调配电解腐蚀液，调配箱的输出端通过管道连接电解装置。通过该种配液装置，电解腐蚀液可根据金属工件的种类实时调配，可应对多种金属工件且可将腐蚀效率达到最高。
作为本发明的进一步改进，还包括回收装置，用于回收使用之后的电解腐蚀液，可对腐蚀液分类回收处理，绿色环保。
作为本发明的进一步改进，所述工装装夹装置具有水平方向平移的自由度，所述电解装置与测量装置均具有竖向的升降自由度。
作为本发明的进一步改进，所述电解装置包括腐蚀头，所述测量装置包括激光深度探测头，所述腐蚀头与激光深度探测头搭载在切换装置上，所述切换装置驱动腐蚀头、激光深度探测头的其中一个到达工件腐蚀位置的上方。通过切换装置，可在腐蚀过程与测量过程之间任意切换腐蚀头和激光深度探测头至腐蚀位置，实时显示腐蚀深度。
本发明还公开了测量残余应力的深度自动电解腐蚀方法，其采用上述的系统，其采用的技术方案包括以下步骤：
S1：确定目标金属工件的金属种类，将其固定在工装装夹装置，将金属工件腐蚀所需腐蚀厚度输入至检测控制装置，并控制工装装夹装置移动到需要腐蚀的金属区域；
S2：检测控制装置根据选定的金属种类，在配液装置中选择与金属对应的溶质与溶剂按设定比例混合形成电解腐蚀溶液，通过管道输送到电解装置中；
S3：检测控制装置根据金属工件剥离层的厚度，控制电解装置通过电解液腐蚀的方式定量剥离金属工件厚度；
S4：检测控制装置控制腐蚀头移开，之后控制测量装置对腐蚀后的工件进行腐蚀深度的测量，将腐蚀深度反馈给检测控制装置；
S5：如果测量结果未达到设定值，则依次重复S3、S4，直至处理后的测得值达到要求。
作为本发明方法的进一步改进，步骤S1中，待金属工件自动夹紧之后，将其移动到需要腐蚀的金属区域位置，将该位置发送给检测控制装置，给电解装置和测量装置提供位置信息。
作为本发明方法的进一步改进，步骤S3中，控制从电解装置输出的电解腐蚀液流量和腐蚀时间来从到定量剥离金属工件厚度。
作为本发明方法的进一步改进，步骤S4中，测量装置采用激光共聚焦原理，在到达测量点上，对腐蚀后的工件进行扫描，将腐蚀深度反馈给检测控制装置，显示出腐蚀深度。
本发明的有益效果是：本发明能够对金属工件的腐蚀深度精准控制，将误差降低到最小。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1是本发明装置的示意图。
具体实施方式
如图1所示的测量残余应力的深度自动电解腐蚀系统，包括配液装置1、工装装夹装置2、电解装置、测量装置和检测控制装置3，检测控制装置3分别信号连接配液装置1、工装装夹装置2、电解装置和测量装置。
其中，配液装置1用于配置电解腐蚀液，包括溶剂箱11、溶质集成箱12和调配箱13。溶剂箱11、溶质集成箱12的出口通向调配箱13，调配箱13的输出端通过管道连接电解装置。检测控制装置3控制溶剂箱11中的溶剂、溶质集成箱12中的溶质输出至调配箱13的比例来调配电解腐蚀液。
所述的工装装夹装置2用于夹持工件并将工件移动至腐蚀位置，其至少包括一个自动装夹器，通过外部的动力可以在X、Y平面上水平运动。
所述的电解装置至少包括一个腐蚀头5，其接收配液装置1的电解腐蚀液从而对位于腐蚀位置的工件进行定量腐蚀。调配箱13的出口通过管道连接至腐蚀头5中。
所述的测量装置至少包括一个激光深度探测头6，用于测量工件腐蚀的深度。
上述腐蚀头5、激光深度探测头6均能够在垂直于X、Y平面的Z轴方向上竖向升降。
上述的腐蚀头5与激光深度探测头6搭载在一套切换装置7上，切换装置7通过检测控制装置3的控制，以驱动腐蚀头5、激光深度探测头6的其中一个到达工件腐蚀位置的上方，之后进行对应的电解操作或者测量操作。切换装置7可以是包括一个转盘，腐蚀头5与激光深度探测头6均安装在转盘底部，转盘的回转即可带动两者的切换。
检测控制装置3分别信号连接配液装置1、工装装夹装置2、电解装置、测量装置和切换装置7，能够对每一装置的启动、停止、输出进行对应控制，这将在之后描述。
实施例中的系统还包括回收装置4，用于回收使用之后的电解腐蚀液。
实施例还公开了用于测量残余应力的深度自动电解腐蚀方法，其采用上述的系统，包括以下的步骤。
S1：确定目标金属工件的金属种类，将其固定在工装装夹装置2，将金属工件腐蚀所需腐蚀厚度输入至检测控制装置3，并控制工装装夹装置2移动到需要腐蚀的金属区域，将该区域位置发送给检测控制装置3，给电解装置（腐蚀头5）和测量装置（激光深度探测头6）提供位置信息。
S2：检测控制装置3根据选定的金属种类，在配液装置1中选择与金属对应的溶质与溶剂按设定比例混合形成电解腐蚀溶液，通过管道输送到电解装置中；在溶剂箱11选择溶剂，在溶质集成箱12中选择与金属相对应的溶质，通过检测控制装置3控制溶质与溶剂的比例，在调配箱13中按比例混合形成电解腐蚀溶液，通过管道输送到腐蚀头5处。
S3：检测控制装置3系统根据金属工件剥离层的厚度，控制腐蚀头5自动移到待测点，再通过控制从腐蚀头5流出的腐蚀溶液流量和腐蚀时间，从而达到定量剥离金属工件厚度的效果，每次定量腐蚀厚度为0.05mm。
S4：检测控制装置3控制腐蚀头5移开，之后控制激光深度探测头6对腐蚀后的工件进行腐蚀深度的测量，将腐蚀深度反馈给检测控制装置3；检测控制装置3控制切换装置7使腐蚀头5移开，切换为激光深度探测头6，激光深度探测头6采用激光共聚焦原理，控制其移动到测量点上，对腐蚀后的工件进行扫描，将腐蚀深度反馈给检测控制装置3，显示出腐蚀深度，每次测量深度误差不超过0.01mm。
通过步骤S3和S4，能够实时测量金属工件腐蚀的厚度，提高电解腐蚀的精准度和加工效率。
S5：如果测量结果未达到设定值，则依次重复S3、S4，直至处理后的测得值达到要求。
S6：加工后的腐蚀溶液存至电解腐蚀系统的回收装置4中，分类回收处理。
所述加工后的腐蚀溶液存至电解腐蚀系统的溶液回收箱中，分类回收处理。
所述电解装置智能检测控制系统可显示电解腐蚀金属的厚度。
以上所述只是本发明优选的实施方式，其并不构成对本发明保护范围的限制。

Claims (9)

1.一种测量残余应力的深度自动电解腐蚀系统，其特征在于，包括：
配液装置(1)，用于配置电解腐蚀液；
工装装夹装置(2)，用于夹持工件并将工件移动至腐蚀位置；
电解装置，接收配液装置(1)的电解腐蚀液从而对位于腐蚀位置的工件进行定量腐蚀；
测量装置，测量工件腐蚀的深度；
检测控制装置(3)，分别信号连接配液装置(1)、工装装夹装置(2)、电解装置和测量装置。
2.根据权利要求1所述的测量残余应力的深度自动电解腐蚀系统，其特征在于：所述配液装置(1)包括溶剂箱(11)、溶质集成箱(12)和调配箱(13)，检测控制装置(3)控制溶剂箱(11)中溶剂、溶质集成箱(12)中溶质输出至调配箱(13)的比例来调配电解腐蚀液，调配箱(13)的输出端通过管道连接电解装置。
3.根据权利要求1或2所述的测量残余应力的深度自动电解腐蚀系统，其特征在于：还包括回收装置(4)，用于回收使用之后的电解腐蚀液。
4.根据权利要求1所述的测量残余应力的深度自动电解腐蚀系统，其特征在于：所述工装装夹装置(2)具有水平方向平移的自由度，所述电解装置与测量装置均具有竖向的升降自由度。
5.根据权利要求1或4所述的测量残余应力的深度自动电解腐蚀系统，其特征在于：所述电解装置包括腐蚀头(5)，所述测量装置包括激光深度探测头(6)，所述腐蚀头(5)与激光深度探测头(6)搭载在切换装置(7)上，所述切换装置(7)驱动腐蚀头(5)、激光深度探测头(6)的其中一个到达工件腐蚀位置的上方。
6.一种测量残余应力的深度自动电解腐蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：确定目标金属工件的金属种类，将其固定在工装装夹装置(2)，将金属工件腐蚀所需腐蚀厚度输入至检测控制装置(3)，并控制工装装夹装置(2)移动到需要腐蚀的金属区域；
S2：检测控制装置(3)根据选定的金属种类，在配液装置(1)中选择与金属对应的溶质与溶剂按设定比例混合形成电解腐蚀溶液，通过管道输送到电解装置中；
S3：检测控制装置(3)根据金属工件剥离层的厚度，控制电解装置通过电解液腐蚀的方式定量剥离金属工件厚度；
S4：检测控制装置(3)控制腐蚀头(5)移开，之后控制测量装置对腐蚀后的工件进行腐蚀深度的测量，将腐蚀深度反馈给检测控制装置(3)；
S5：如果测量结果未达到设定值，则依次重复S3、S4，直至处理后的测得值达到要求。
7.根据权利要求6所述的测量残余应力的深度自动电解腐蚀方法其特征在于：步骤S1中，待金属工件自动夹紧之后，将其移动到需要腐蚀的金属区域位置，将该位置发送给检测控制装置(3)，给电解装置和测量装置提供位置信息。
8.根据权利要求6所述的测量残余应力的深度自动电解腐蚀方法其特征在于：步骤S3中，控制从电解装置输出的电解腐蚀液流量和腐蚀时间来从到定量剥离金属工件厚度。
9.根据权利要求6或7或8所述的测量残余应力的深度自动电解腐蚀方法其特征在于：步骤S4中，测量装置采用激光共聚焦原理，在到达测量点上，对腐蚀后的工件进行扫描，将腐蚀深度反馈给检测控制装置(3)，显示出腐蚀深度。
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