CN110542507A - 一种x射线应力测定仪检测装置的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种X射线应力测定仪检测装置的检测方法，通过测角仪同倾装置，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角进行步进扫描，实现同倾法对材料及材料制品的残余应力测量；通过测角仪侧倾装置，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角进行步进扫描，实现侧倾法对材料及材料制品的残余应力测量；固定射线源旋转角θs、探测器旋转角θd在晶面{H,K,L}的衍射角，旋转测角仪侧倾装置，使测角仪等分角度旋转，转台旋转总成在360度内等距采集数据，完成完整极图测量。本发明为新材料研究及关键零部件的可靠性提供最可靠的检测手段，可实现对多领域的材料结构、不规则形状的零部件进行残余应力分析、残余奥氏体含量及织构精确测量。

Description

一种X射线应力测定仪检测装置的检测方法
技术领域
本发明涉及一种零部件应力测定技术，具体为一种X射线应力测定仪检测装置的检测方法。
背景技术
目前随着新材料的不断开发，新材料广泛的使用于各个领域，越来越多的新材料走进到人们生活当中。国内科研机构对新材料应力测定的使用越来越多，要求的越来越高，其设备大多来自进口，而进口设备的使用不能完全满足检测要求，且价格惊人，维修时间太长，维护成本过高，在一定程度上阻碍了新材料的应力分析，无法实现对多领域的材料结构、不规则形状的零部件的残余应力分析、残余奥氏体含量及织构精确测量。
各种机械构件在制造时往往会产生残余应力。在制造过程中，适当的残余应力可能成为零件强化的因素，不适当的残余应力则可能导致变形和开裂等工艺缺陷。在加工以后，残余应力将影响构件的静载强度、疲劳强度、抗应力腐蚀能力及形状尺寸的稳定性。一个构件残余应力状态如何，是设计者、制造者和使用者共同关心的问题。无损地测定残余应力是改进强度设计、提高工艺效果、检验产品质量和进行设备安全分析的必要手段。
因此在X射线应力测定这一领域迫切需要一种检测装置，来满足目前越来越多的应力分析检测的使用要求。
发明内容
针对现有技术中零部件应力测定装置无法实现对多领域新材料结构、不规则形状的零部件的残余应力分析等不足，本发明要解决的问题是提供一种可为新材料研究及关键零部件的可靠性提供最可靠的检测手段的X射线应力测定仪检测装置的检测方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明一种X射线应力测定仪检测装置的检测方法，包括以下步骤：
1)通过测角仪同倾装置，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角进行步进扫描，实现同倾法对材料及材料制品的残余应力测量；
2)通过测角仪侧倾装置，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角进行步进扫描，实现侧倾法对材料及材料制品的残余应力测量；
3)固定射线源旋转角θs、探测器旋转角θd在晶面{H,K,L}的衍射角，旋转测角仪侧倾装置，使测角仪等分角度旋转，转台旋转总成在360度内等距采集数据，完成完整极图测量；
X射线应力测定仪检测装置包括测角仪同倾装置、测角仪侧倾装置、四轴检测平台以及壳体总成，其中，测角仪同倾装置、测角仪侧倾装置以及四轴检测平台均安装于壳体总成内，壳体总成中设有安装平台，测角仪侧倾装置通过支架底板固定安装于安装平台上；四轴检测平台固定安装于支架底板上，测角仪同倾装置安装于测角仪侧倾装置的支撑板上，被测零部件放置在四轴检测平台上。
步骤1)中，实现同倾法对材料及材料制品的残余应力测量为：
101)将被测零部件放在转台上板上，控制四轴检测平台中的转台升降总成使转台上板升或降，启动激光测距定位装置对被测零部件进行定位，自动确定样品衍射平面；
102)选择样品2θ角在110-170°的晶面{H,K,L}，设置2θ角测量范围，设置测角仪同倾装置倾斜角Ψ为0°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器记录一组衍射谱图；
103)设置测角仪同倾装置同倾角Ψ为15°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器记录一组衍射谱图；
104)设置测角仪同倾装置同倾角Ψ为30°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器记录一组衍射谱图；
105)设置测角仪同倾装置同倾角Ψ为45°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器记录一组衍射谱图；
106)将共计采集的4组谱图，用应力计算软件就可以算出同倾法残余应力结果。
步骤2)中，实现侧倾法对材料及材料制品的残余应力测量为：
201)将被测零部件放在转台上板上，控制四轴检测平台中的转台升降总成使转台上板升或降，启动激光测距定位装置对被测零部件进行定位，自动确定样品衍射平面；
202)选择样品2θ角在110-170°的某一个晶面{H,K,L}，设置2θ角测量范围，设置测角仪侧倾装置侧倾角α为0°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在在2θ角范围进行步进扫描，探测器记录一组衍射谱图；
203)设置测角仪侧倾装置侧倾角α为15°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器记录一组衍射谱图；
204)设置测角仪侧倾装置侧倾角α为30°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器记录一组衍射谱图；
205)设置测角仪侧倾装置侧倾角α为45°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器记录一组衍射谱图；
206)将共计采集的4组谱图，用应力计算软件就可以算出侧倾法残余应力结果。
步骤3)中完整极图测量为：
301)将被测零部件放在转台上板上，控制四轴检测平台中的转台升降总成使转台上板升或是降，启动激光测距定位装置对被测零部件进行定位，自动确定样品衍射平面；
302)选择样品2θ角在110-170°的晶面{H,K,L}，将射线源旋转θs角、探测器旋转θd角转到2θ角/2位置；
303)设置测角仪侧倾装置侧倾角α为0°，控制转台旋转总成每5°一个采样点，360°范围内共计72个采样点，SDD探测器记录每个采样点的衍射强度；
304)设置测角仪侧倾装置侧倾角α为5°，控制转台旋转总成每5°一个采样点，SDD探测器104记录每个采样点的衍射强度；
305)设置测角仪侧倾装置侧倾角α为10°，控制转台旋转总成每5°一个采样点，SDD探测器记录每个采样点的衍射强度；
306)每次测角仪侧倾装置侧倾角α都增加5度，直到测角仪侧倾装置侧倾角α为70°止，共计采集到1080个数据；
307)通过计算软件就制出应晶面{H,K,L}的单张极图，计算出该晶面的织构。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明可实现同倾和侧倾法残余应力测量，为新材料研究及关键零部件的可靠性提供最可靠的检测手段，可实现对多领域的材料结构、不规则形状的零部件进行残余应力分析、残余奥氏体含量及织构精确测量；同一台设备既可以实现同倾法，又可以实现侧倾法进行残余应力测量，二者测量结果相互印证。
2.本发明设备功率大、分辨率高、测量结果准确，适用于较大的零部件检测，同一台设备既可以进行残余应力测量，也可以进行极图测量。
3.本发明高精度的衍射角测量装置，2θ角分辨率精度优于0.0001度，获取准确的2θ角；测定同一点X、Y方向应力测量自动转换，无需操作样品；同一平面内可任意设定样品测量点数，自动顺序完成残余应力测量，并绘制应力分布图；
4.本发明采用高分辨率SDD探测器，靶材固定时，可实现对各种材料的残余应力测量；配置SI漂移线阵探测器，快速完成残余应力测量；内置激光定位器，实现样品全自动定位，重复精度小于3μm；
5.本发明结合完整的数据处理软件，可编辑密勒指数、杨氏模量泊松比计算参数，实现对残余应力、半峰宽、奥氏体含量等准确计算；通过专业软件完成织构计算、绘制极图。
附图说明
图1为本发明X射线应力测定仪检测装置外部结构示意图；
图2为本发明X射线应力测定仪检测装置主体结构主视图；
图3为本发明X射线应力测定仪检测装置主体结构左视图；
图4为本发明X射线应力测定仪检测装置主体结构俯视图；
图5为本发明中测角仪同倾装置主视图；
图6为本发明中测角仪同倾装置俯视图；
图7为本发明中测角仪同倾装置左视图；
图8为本发明中测角仪侧倾装置主视图；
图9为本发明中测角仪侧倾装置俯视图；
图10为本发明中测角仪侧倾装置左视图；
图11为本发明中四轴检测平台结构主视图；
图12为本发明中四轴检测平台结构侧视图；
图13为本发明中壳体总成结构主视图；
图14为本发明中壳体总成结构左视图；
图15为本发明X射线应力测定仪检测装置的检测方法应用的硬件结构示意图；
图16为本发明中主体结构的部件连接关系示意图；
图17为本发明中测角仪侧倾装置侧倾角α角示意图；
图18为本发明中射线源旋转角θs、探测器旋转角θd以及Ψ角示意图。
其中，1为测角仪同倾装置，101为射线源，102为射线源支撑臂，103为射线源固定板，104为探测器，105为探测器支撑臂，106为射线源旋转套，107为探测器旋转套，108为同倾轴承，109为主轴，110为同倾蜗轮，111为同倾蜗杆，112为同倾电机，113支撑板；2为测角仪侧倾装置，201为支架底板，202为支架立柱，203为侧倾瓦座，204为侧倾轴承，205为侧倾轴，206为侧倾连接板，207为侧倾蜗轮，208为侧倾蜗杆，209为侧倾电机，210为侧倾配重；3为四轴检测平台，301为转台底板，302为转台旋转总成，3021为旋转电机，3022为旋转联轴器，3023为旋转蜗杆，3024为旋转瓦座，3025为旋转蜗轮，3026为转套，3027为旋转轴承，3028为固定套，3029为旋转上盖，303为转台前后移动总成，3031为前后移动电机，3032为前后移动联轴器，3033为前后移动丝杠，3034为前后移动瓦座，3035为前后移动下板，3036为前后移动直线导轨，3037为前后移动滑块，3038为前后移动上板，3039为前后移动丝母，304为转台左右移动总成，3041为左右移动电机，3042为左右移动联轴器，3043为左右移动丝杠，3044为左右移动瓦座，3045为左右移动直线导轨，3046左右移动滑块，3047为左右移动上板，3048为左右移动丝母，305为转台升降总成，3051为升降移动电机，3052为升降移动联轴器，3053为升降移动蜗杆，3054为升降移动瓦座，3055为升降移动蜗轮，3056为升降移动丝杠，3057为升降移动丝母，3058为升降移动轴承，3059为升降移动连接板，306为转台上板，3060为上板连接板，3061为转台直线导轨，3062为转台滑块，4为壳体总成，401为框架总成，402为安装平台，403为手动拉门；5为被测零部件，6为激光测距定位装置，7为X射线衍射强度记录控制单元，8为循环水冷却装置，9为X射线发生器，10为样品衍射平面，11为角分线。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
如图1～4所示，本发明一种X射线应力测定仪检测装置的检测方法，其中的X射线应力测定仪检测装置包括测角仪同倾装置1、测角仪侧倾装置2、四轴检测平台3以及壳体总成4，其中，测角仪同倾装置1、测角仪侧倾装置2以及四轴检测平台3均安装于壳体总成4内，壳体总成4中设有安装平台402，测角仪侧倾装置2通过支架底板201固定安装于安装平台402上；四轴检测平台3固定安装于支架底板201上，测角仪同倾装置1安装于测角仪侧倾装置2的支撑板113上，被测零部件5放置在四轴检测平台3上。
如图5～7所示，测角仪同倾装置1包括：射线源101、射线源支撑臂102、射线源固定板103、探测器104、探测器支撑臂105、射线源旋转套106、探测器旋转套107、轴承108、主轴109以及同倾驱动装置，其中射线源101通过射线源支撑臂102安装于射线源固定板103上，射线源固定板103固定安装于射线源旋转套106上；探测器104通过探测器支撑臂105安装于探测器旋转套107上；射线源旋转套106和探测器旋转套107通过内装轴承108固定在主轴109上；主轴109固定在支撑板113上；主轴上安装两个同倾蜗轮110，分别与两个同倾蜗轮110啮合的两个同倾蜗杆111分别与各自的同倾驱动装置输出端连接。
如图8～10所示，测角仪侧倾装置2包括支架底板201、支架立柱202、侧倾瓦座203、轴承204、侧倾轴205、侧倾连接板206、侧倾蜗轮207、侧倾蜗杆208以及侧倾驱动装置，其中，支架底板201为固定测角仪侧倾装置的固定板，支架立柱202固定在支架底板201上，两个侧倾瓦座203固定在支架立柱202上，侧倾瓦座203内装轴承204固定在侧倾轴205上，侧倾轴205的两端分别安装侧倾连接板206，两个侧倾连接板206与测角仪同倾装置1的支撑板113连接，侧倾轴205上安装侧倾蜗轮207，侧倾蜗轮207与侧倾蜗杆208啮合，侧倾蜗杆208与侧倾驱动装置的输出端连接。本实施例在侧倾连接板206一侧安装侧倾配重210。
如图11～12、16所示，四轴检测平台3包括转台底板301、转台旋转总成302、转台前后移动总成303、转台左右移动总成304、转台升降总成305以及转台上板306，其中转台底板301固定在测角仪侧倾装置2的支架底板201上，转台底板301上安装转台旋转总成302，转台旋转总成302上安装转台前后移动总成303，转台前后移动总成303上安装转台左右移动总成304，转台左右移动总成304上安装转台升降总成305，转台升降总成305上安装转台上板306，转台上板306则放置被测零部件5。
如图13～14所示，壳体总成包括：框架总成401、安装平台402以及手动拉门403，其中框架总成401为一封闭的柜体，柜体中部设有安装平台402，用于固定测角仪侧倾装置2的支架底板201，框架总成401外安装两个手动拉门403。
如图11～12所示，转台旋转总成302是由旋转电机3021通过旋转联轴器3022连接在旋转蜗杆3023的一端，旋转蜗杆3023两端由旋转瓦座3024固定在转台底板301上，旋转蜗杆3023与旋转蜗轮3025相互啮合，带动旋转蜗轮3025旋转，而旋转蜗轮3025固定在转套3026上面，转套3026内设有旋转轴承3027，轴承3027则固定在固定套3028上，固定套3028安装在转台底板301上，转套3026上安装旋转上盖3029，旋转电机3021旋转通过旋转蜗杆3023、旋转蜗轮3025以及转套3026带动旋转上盖3029旋转运动。
转台前后移动总成303是由前后移动电机3031通过前后移动联轴器3032连接在前后移动丝杠3033的一端，前后移动丝杠3033两端由前后移动瓦座3034固定在前后移动下板3035上，前后移动下板3035固定在转台旋转总成302上的旋转上盖3029上，前后移动下板3035上安装两根前后移动直线导轨3036，前后移动直线导轨3036上有前后移动滑块3037，前后移动滑块3037上面连接在前后移动上板3038上，前后移动上板3038下面固定着前后移动丝母3039，前后移动丝母3039与前后移动丝杠3033相互啮合，前后移动电机3031旋转带动着前后移动丝杠3033旋转，前后移动丝母3039在前后移动直线导轨3036的导向下，在前后移动丝杠3033上直线移动，从而带动前后移动上板3038进行前后直线移动。
转台左右移动总成304是由左右移动电机3041通过左右移动联轴器3042连接在左右移动丝杠3043的一端，左右移动丝杠3043两端由左右移动瓦座3044固定在转台前后移动总成303中的前后移动上板3038上，转台前后移动总成303中的前后移动上板3038上安装两根左右移动直线导轨3045，左右移动直线导轨3045上有左右移动滑块3046，左右移动滑块3046上面连接在左右移动上板3047上，左右移动上板3047下面固定着左右移动丝母3048，左右移动丝母3048与左右移动丝杠3043相互啮合，左右移动电机3041旋转带动着左右移动丝杠3043旋转，左右移动丝母3048在左右移动直线导轨3045的导向下，在左右移动丝杠3043上直线移动，从而带动左右移动上板3047进行左右直线移动。
转台升降总成305是由升降移动电机3051通过升降移动联轴器3052连接在升降移动蜗杆3053的一端，升降移动蜗杆3053两端由升降移动瓦座3054固定在转台左右移动总成304中的左右移动上板3047上，升降移动蜗杆3053与升降移动蜗轮3055相互啮合，带动升降移动蜗轮3055旋转，而升降移动蜗轮3055安装在升降移动丝杠3056上，升降移动丝杠3056与升降移动丝母3057相互啮合，升降移动丝母3057固定在转台左右移动总成304中的左右移动上板3047上，转台上板306安装有升降移动轴承3058，升降移动轴承3058安装在升降移动丝杠3056上，转台上板306下端安装两升降移动连接板3059；上板连接板3060固定在转台左右移动总成304中的左右移动上板3047上，上板连接板3060上安装转台直线导轨3061，转台直线导轨3061上设有转台滑块3062，转台滑块3062与升降移动连接板3059连接在一起，升降移动电机3051旋转带动升降移动丝杠3056在转台直线导轨3061的导向下升降运动，从而带动转台上板306进行升降运动。
两套同倾电机112旋转带动同倾蜗杆111和同倾蜗轮110旋转，则分别带动射线源旋转套106和探测器旋转套107旋转，从而带动射线源101和探测器104以主轴109为圆心旋转运动。
如图15所示，本发明X射线应力测定仪检测装置在检测时与控制单元主机进行电连接，同时X射线应力测定仪检测装置原有水管与循环水冷却装置的水管路连接，用于对X射线源进行冷却。本发明X射线应力测定仪检测装置的控制过程简述如下：
1)打开设备的手动拉门403，将被测零部件5放在四轴检测平台3的转台上板306上，调整四轴检测平台3的前、后、左、右、上、下位置，使被测零部件5上平面与衍射面水平，关闭手动拉门403；
2)启动X射线仪开始检测，射线源101和探测器104同轴旋转移动对被测零部件5进行同倾检测；
3)同倾检测结束后，测角仪侧倾装置2偏转需要的角度，同时射线源101和探测器104同轴旋转移动，对被测零部件5进行侧倾检测；
4)检测结束，关闭X射线仪，X射线应力测定仪回复原位。
本发明一种X射线应力测定仪检测装置的检测方法，包括以下步骤(测角仪各倾斜角度示意图如图17～18所示)：
1)通过测角仪同倾装置，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角进行步进扫描，实现同倾法对材料及材料制品的残余应力测量；
2)通过测角仪侧倾装置，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角进行步进扫描，实现侧倾法对材料及材料制品的残余应力测量；
3)固定射线源旋转角θs、探测器旋转角θd在晶面{H,K,L}的衍射角，旋转测角仪侧倾装置，使测角仪等分角度旋转，转台旋转总成(即Ф角转动机构)在360度内等距采集数据，完成完整极图测量；
步骤1)中，实现同倾法对材料及材料制品的残余应力测量为：
101)将被测零部件5放在转台上板306上，控制四轴检测平台3中的转台升降总成305(即Z轴升降机构)使转台上板306升或降，启动激光测距定位装置6(本实施例采用松下HG-C1000型号的激光瞄准器)对被测零部件5进行定位，自动确定样品衍射平面。
102)选择样品2θ角在110-170°的晶面{H,K,L}，设置2θ角测量范围，设置测角仪同倾装置倾斜角Ψ为0°(也就是射线源和探测器的角分线跟竖直线重合)，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器104(SDD探测器或者Si阵列探测器)记录一组衍射谱图；
103)设置测角仪同倾装置同倾角Ψ为15°(也就是射线源和探测器的角分线跟竖直线角度为15°)，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器104(本实施例采用SDD探测器或者Si阵列探测器)记录一组衍射谱图；
104)设置测角仪同倾装置同倾角Ψ为30°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器104记录一组衍射谱图；
105)设置测角仪同倾装置同倾角Ψ为45°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器104记录一组衍射谱图；
106)将共计采集的4组谱图，用应力计算软件就可以算出同倾法残余应力结果。
步骤2)中，实现侧倾法对材料及材料制品的残余应力测量为：
201)将被测零部件5放在转台上板306上，控制四轴检测平台3中的转台升降总成305(Z轴升降机构)使转台上板306升或降，启动激光测距定位装置6对被测零部件5进行定位，自动确定样品衍射平面；
202)选择样品2θ角在110-170°的某一个晶面{H,K,L}，设置2θ角测量范围，设置测角仪侧倾装置(即α角转动机构)等于侧倾角α为0°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器104(SDD探测器或者Si阵列探测器)记录一组衍射谱图；
203)设置测角仪侧倾装置(即α角转动机构)侧倾角α为15°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器104(SDD探测器或者Si阵列探测器)记录一组衍射谱图；
204)设置测角仪侧倾装置(即α角转动机构)侧倾角α为30°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器104(SDD探测器或者Si阵列探测器)记录一组衍射谱图；
205)设置测角仪侧倾装置(即α角转动机构)侧倾角α为45°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器104(SDD探测器或者Si阵列探测器)记录一组衍射谱图；
206)将共计采集的4组谱图，用应力计算软件就可以算出侧倾法残余应力结果。
步骤3)中完整极图测量为：
301)将被测零部件5放在转台上板306上，控制四轴检测平台3中的转台升降总成305(即Z轴升降机构)使转台上板306升或是降，启动激光测距定位装置6对被测零部件5进行定位，自动确定样品衍射平面；
302)选择样品2θ角在110-170°的晶面{H,K,L}，将射线源旋转θs角、探测器旋转θd角转到2θ角/2位置；
303)设置测角仪侧倾装置(α角转动机构)侧倾角α为0°，控制转台旋转总成302(Ф角转动机构)每5°一个采样点，360°范围内共计72个采样点，SDD探测器104记录每个采样点的衍射强度；
304)设置测角仪侧倾装置(α角转动机构)侧倾角α为5°，控制转台旋转总成302(即Ф角转动机构)每5°一个采样点，SDD探测器104记录每个采样点的衍射强度；
305)设置测角仪侧倾装置(α角转动机构)侧倾角α为10°，控制转台旋转总成302(Ф角转动机构)每5°一个采样点，SDD探测器104记录每个采样点的衍射强度；
306)每次测角仪侧倾装置(α角转动机构)侧倾角α都增加5度，直到测角仪侧倾装置(α角转动机构)侧倾角α为70°止，共计采集到1080个数据；
307)通过计算软件就制出应晶面{H,K,L}的单张极图，计算出该晶面的织构。
本发明方法利用X射线穿透金属晶格时发生衍射的原理，测量金属材料或构件的表面层由于晶格间距变化所产生的应变，从而算出应力，可以无损地直接测定试件表层的应力或残余应力。
本发明通过设置的Ψ角，控制测角仪θs、θd臂步进扫描，实现同倾法对材料及材料制品的残余应力测量。设置的α角，控制测角仪θs、θd臂步进扫描，实现侧倾法对材料及材料制品的残余应力测量。固定θs、θd臂在某一个晶面{H,K,L}衍射角，设置α角等分角度，Ф角在360度内等距采集数据，实现完整极图测量。
材料晶体的晶粒在不同程度上围绕某些特殊的取向排列，就称为择优取向或简称织构。在x射线衍射测量中，为了表示晶粒的取向分布统计信息，人们采用极图来直观表示。极图就是将晶粒某一晶面{H,K,L}的法线在宏观坐标系中的空间取向进行极射赤道平面投影所得到的图，极图能反映材料的一部分取向信息。
本装置的检测零部件为各种材料结构分析，包括金属材料、无机材料、复合材料、有机材料、纳米材料、超导材料。可以分析的材料状态包括：粉末样品、块状样品、薄膜样品、微区微量样品。广泛应用于粘土矿物、水泥建筑、环境粉尘、化工制品、药品、石棉、岩矿、聚合物等研究领域。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种X射线应力测定仪检测装置的检测方法，其特征在于包括以下步骤：
1)通过测角仪同倾装置，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角进行步进扫描，实现同倾法对材料及材料制品的残余应力测量；
2)通过测角仪侧倾装置，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角进行步进扫描，实现侧倾法对材料及材料制品的残余应力测量；
3)固定射线源旋转角θs、探测器旋转角θd在晶面{H,K,L}的衍射角，旋转测角仪侧倾装置，使测角仪等分角度旋转，转台旋转总成在360度内等距采集数据，完成完整极图测量；
X射线应力测定仪检测装置包括测角仪同倾装置、测角仪侧倾装置、四轴检测平台以及壳体总成，其中，测角仪同倾装置、测角仪侧倾装置以及四轴检测平台均安装于壳体总成内，壳体总成中设有安装平台，测角仪侧倾装置通过支架底板固定安装于安装平台上；四轴检测平台固定安装于支架底板上，测角仪同倾装置安装于测角仪侧倾装置的支撑板上，被测零部件放置在四轴检测平台上。
2.根据权利要求1所述的X射线应力测定仪检测装置的检测方法，其特征在于步骤1)中，实现同倾法对材料及材料制品的残余应力测量为：
101)将被测零部件放在转台上板上，控制四轴检测平台中的转台升降总成使转台上板升或降，启动激光测距定位装置对被测零部件进行定位，自动确定样品衍射平面；
102)选择样品2θ角在110-170°的晶面{H,K,L}，设置2θ角测量范围，设置测角仪同倾装置倾斜角Ψ为0°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器记录一组衍射谱图；
103)设置测角仪同倾装置同倾角Ψ为15°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器记录一组衍射谱图；
104)设置测角仪同倾装置同倾角Ψ为30°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器记录一组衍射谱图；
105)设置测角仪同倾装置同倾角Ψ为45°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器记录一组衍射谱图；
106)将共计采集的4组谱图，用应力计算软件就可以算出同倾法残余应力结果。
3.根据权利要求1所述的X射线应力测定仪检测装置的检测方法，其特征在于步骤2)中，实现侧倾法对材料及材料制品的残余应力测量为：
201)将被测零部件放在转台上板上，控制四轴检测平台中的转台升降总成使转台上板升或降，启动激光测距定位装置对被测零部件进行定位，自动确定样品衍射平面；
202)选择样品2θ角在110-170°的某一个晶面{H,K,L}，设置2θ角测量范围，设置测角仪侧倾装置侧倾角α为0°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在在2θ角范围进行步进扫描，探测器记录一组衍射谱图；
203)设置测角仪侧倾装置侧倾角α为15°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器记录一组衍射谱图；
204)设置测角仪侧倾装置侧倾角α为30°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器记录一组衍射谱图；
205)设置测角仪侧倾装置侧倾角α为45°，控制射线源旋转θs角、探测器旋转θd角在2θ角范围进行步进扫描，探测器记录一组衍射谱图；
206)将共计采集的4组谱图，用应力计算软件就可以算出侧倾法残余应力结果。
4.根据权利要求1所述的X射线应力测定仪检测装置的检测方法，其特征在于步骤3)中完整极图测量为：
301)将被测零部件放在转台上板上，控制四轴检测平台中的转台升降总成使转台上板升或是降，启动激光测距定位装置对被测零部件进行定位，自动确定样品衍射平面；
302)选择样品2θ角在110-170°的晶面{H,K,L}，将射线源旋转θs角、探测器旋转θd角转到2θ角/2位置；
303)设置测角仪侧倾装置侧倾角α为0°，控制转台旋转总成每5°一个采样点，360°范围内共计72个采样点，SDD探测器记录每个采样点的衍射强度；
304)设置测角仪侧倾装置侧倾角α为5°，控制转台旋转总成每5°一个采样点，SDD探测器104记录每个采样点的衍射强度；
305)设置测角仪侧倾装置侧倾角α为10°，控制转台旋转总成每5°一个采样点，SDD探测器记录每个采样点的衍射强度；
306)每次测角仪侧倾装置侧倾角α都增加5度，直到测角仪侧倾装置侧倾角α为70°止，共计采集到1080个数据；
307)通过计算软件就制出应晶面{H,K,L}的单张极图，计算出该晶面的织构。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111366282A (zh) * 2020-03-26 2020-07-03 福建工程学院 一种应力检测与分析实验台
CN113310611A (zh) * 2021-07-12 2021-08-27 中国兵器工业第五九研究所 一种短波长特征x射线内部应力无损测试装置及方法
CN115598157A (zh) * 2021-06-25 2023-01-13 中国兵器工业第五九研究所（Cn） 一种基于阵列探测的短波长特征x射线衍射装置和方法
CN116878707A (zh) * 2023-07-31 2023-10-13 浙江航工智能科技有限公司 一种残余应力检测方法及及其检测装置

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2067397U (zh) * 1990-05-15 1990-12-12 机械电子工业部机械科学研究院可靠性技术研究中心 全信息功能x射线测角仪
JPH08320264A (ja) * 1995-05-24 1996-12-03 Rigaku Corp Ｘ線応力測定方法及びその装置
CN1162116A (zh) * 1997-02-03 1997-10-15 重庆大学 X射线残余应力测定装置和方法
CN2347151Y (zh) * 1998-09-30 1999-11-03 邯郸高新技术发展总公司爱斯特研究所 侧倾固定ψ法为主的微机控制应力测定仪
CN101004372A (zh) * 2007-01-05 2007-07-25 吉林大学 检测微小区域宏观应力的x射线衍射装置和方法
JP2014041017A (ja) * 2012-08-21 2014-03-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Ｘ線応力測定装置
JP2014106004A (ja) * 2012-11-22 2014-06-09 Kowa Dennetsu Keiki:Kk Ｘ線応力測定装置
CN104048978A (zh) * 2013-03-15 2014-09-17 普罗托制造有限公司 X射线衍射装置和方法
CN104597065A (zh) * 2015-01-23 2015-05-06 中国工程物理研究院材料研究所 一种x射线衍射仪
CN105353778A (zh) * 2015-11-04 2016-02-24 中国北方发动机研究所(天津) 一种用于残余应力测试的自动调姿装置
CN105698987A (zh) * 2016-01-07 2016-06-22 邯郸市爱斯特应力技术有限公司 X射线应力分析设备
CN109141706A (zh) * 2017-06-28 2019-01-04 中国石油化工股份有限公司 检测高分子材料制品残余主应力的方法
EP3425378A1 (en) * 2017-06-23 2019-01-09 Bruker AXS, Inc. X-ray diffraction device and method to measure stress with 2d detector and single sample tilt
JP2019132599A (ja) * 2018-01-29 2019-08-08 パルステック工業株式会社 搬送物の応力測定装置

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2067397U (zh) * 1990-05-15 1990-12-12 机械电子工业部机械科学研究院可靠性技术研究中心 全信息功能x射线测角仪
JPH08320264A (ja) * 1995-05-24 1996-12-03 Rigaku Corp Ｘ線応力測定方法及びその装置
CN1162116A (zh) * 1997-02-03 1997-10-15 重庆大学 X射线残余应力测定装置和方法
CN2347151Y (zh) * 1998-09-30 1999-11-03 邯郸高新技术发展总公司爱斯特研究所 侧倾固定ψ法为主的微机控制应力测定仪
CN101004372A (zh) * 2007-01-05 2007-07-25 吉林大学 检测微小区域宏观应力的x射线衍射装置和方法
JP2014041017A (ja) * 2012-08-21 2014-03-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Ｘ線応力測定装置
JP2014106004A (ja) * 2012-11-22 2014-06-09 Kowa Dennetsu Keiki:Kk Ｘ線応力測定装置
CN104048978A (zh) * 2013-03-15 2014-09-17 普罗托制造有限公司 X射线衍射装置和方法
CN104597065A (zh) * 2015-01-23 2015-05-06 中国工程物理研究院材料研究所 一种x射线衍射仪
CN105353778A (zh) * 2015-11-04 2016-02-24 中国北方发动机研究所(天津) 一种用于残余应力测试的自动调姿装置
CN105698987A (zh) * 2016-01-07 2016-06-22 邯郸市爱斯特应力技术有限公司 X射线应力分析设备
EP3425378A1 (en) * 2017-06-23 2019-01-09 Bruker AXS, Inc. X-ray diffraction device and method to measure stress with 2d detector and single sample tilt
CN109141706A (zh) * 2017-06-28 2019-01-04 中国石油化工股份有限公司 检测高分子材料制品残余主应力的方法
JP2019132599A (ja) * 2018-01-29 2019-08-08 パルステック工業株式会社 搬送物の応力測定装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
董丽虹等: "《应力测试技术及在再制造工程领域的应用》", 30 June 2014, 北京：国防工业出版社 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111366282A (zh) * 2020-03-26 2020-07-03 福建工程学院 一种应力检测与分析实验台
CN115598157A (zh) * 2021-06-25 2023-01-13 中国兵器工业第五九研究所（Cn） 一种基于阵列探测的短波长特征x射线衍射装置和方法
CN113310611A (zh) * 2021-07-12 2021-08-27 中国兵器工业第五九研究所 一种短波长特征x射线内部应力无损测试装置及方法
CN113310611B (zh) * 2021-07-12 2023-08-18 中国兵器工业第五九研究所 一种短波长特征x射线内部应力无损测试装置及方法
CN116878707A (zh) * 2023-07-31 2023-10-13 浙江航工智能科技有限公司 一种残余应力检测方法及及其检测装置

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