CN209779037U - 一种电解抛光和残余应力检测一体装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于试样残余应力检测技术领域，公开一种电解抛光和残余应力检测一体装置，包括X射线衍射系统、检测头、工作平台、抛光液回收装置、防腐蚀冲水装置、横向伺服电机、纵向伺服电机、夹具装置、样件、在线电解抛光系统，所述X射线衍射系统的检测头下方放置有固定样件的工作平台，所述工作平台上设有横向伺服电机、纵向伺服电机，所述工作平台通过横向伺服电机、纵向伺服电机和滚珠丝杠驱动横向、纵向移动；所述工作平台上设有固定样件的夹具装置；所述工作平台一侧设有在线电解抛光系统；所述在线电解抛光系统设有抛光液回收装置和防腐蚀冲水装置。实现了X射线衍射检测残余应力，电解抛光和液体回收为一体。

Description

一种电解抛光和残余应力检测一体装置

技术领域

本实用新型属于试样残余应力检测技术领域，尤其涉及一种电解抛光和残余应力检测一体装置。

背景技术

如图1所示，X射线衍射法原理：X射线照射到多晶体上，当相临2个原子面的X射线光程差2dsinθ为波长λ的整数倍时将发生衍射，此时满足布拉格方程2dsinθ＝nλ，其中，d为材料晶面间距θ为衍射角，λ为X射线管靶材的特征谱线波长。X射线应力仪通过测量衍射角2θ得到微观晶面间距d的变化。应用弹性力学理论计算材料的应力σ＝k·M，其中，k为应力常数，M＝(2θ)/(sinΨ)，M需实验测定。

电解抛光：工件作为阳极接直流电源的正极。用铅、不锈钢等耐电解液腐蚀的导电材料作为阴极，接入直流电源的负极。两者相距一定距离浸入电解液中﹐电解液一般以硫酸、磷酸为基本成分，在一定温度、电压和电流密度(一般低于1安/厘米²)下，通电一定时间(一般为几十秒到几分)，工件表面上的微小凸起部分便首先溶解，而逐渐变成平滑光亮的表面。

随着检测残余应力技术的快速发展，大致出现了三种检测残余应力的方法，对于其中的X射线衍射法，检测的只是样件表面的残余应力。同时，同一个表面如果测的不同位置的时候，则需要通过手动样件来寻找自己需要测量的点，工作量大的同时不精确会造成误差很大。

若是检测样件深度的残余应力则需要先通过电解抛光后，再进行检测，检测的同时，还要去寻找电解抛光的所在位置，一般的该位置不易寻找因此精度很差，效率很低。而使用电解抛光笔的时候一部分电解抛光液会通过自身的系统回流，而另一部分则被浪费掉。

相关现有技术中，专利1如下：申请号CN201510336332、名称辅助射线衍射法测量薄板残余应力的方法、装置和应用；针对铸造、热处理、轧制、分切等板残余应力测量，本实用新型在测量薄板残余应力时，先利用夹具将薄板水平固定，同时给薄板施加一定的水平方向拉力，在拉力的作用下，消除翘曲薄板自身重力对残余应力测量结果的影响，从而提高射线法测薄板残余应力结果的可靠性。存在不足之处在于：无法实现对样件进行精确重复定位测量。不能随时在测量点进行电解抛光和回收抛光液而后再次进行测量及同一位置分层精确测量。

相关专利2：申请号CN201310676632、名称一种复合材料残余应力的激光超声无损检测方法及设备，通过将激光发射器的发射光源经凸透镜聚焦到待检测的复合材料上，然后将复合材料反射的激光束经凸透镜形成平行光束，再将平行光束射到三棱镜上分为两束激光束，在保证两束激光光程相等的前提下，将两束激光束分别通过反射镜反射，反射后的两束激光束再分别经过凸透镜聚焦到平衡接收器的两个输入端；平衡接收器输出端的输出信号经终端处理器处理转换为待检测的复合材料残余应力的数值。上述专利存在不足之处在于：无法实现对样件进行精确重复定位测量。不能实现同一点的分层测量和同一面的不同点精确测量。

相关专利3如下：申请号CN201610134534、名称复杂构件残余应力的机械手检测装置及方法，其包括：工控机；机械手扫查机构，包括机械手和机械手控制器，机械手用于夹持超声换能器，机械手和机械手控制器、工控机保持连接和通讯；超声收发机构，包括超声换能器、超声脉冲收发卡、数据采集卡，超声脉冲收发卡和高速采集卡装在工控机上，由工控机控制进行脉冲信号的收发和采集。被测试样放置于机械手活动空间中已知某一固定位置，检测时，工控机控制夹持有超声换能器的机械手扫查运动轨迹，超声换能器发射超声，并接收由被测件反射后的超声脉冲回波信号，提取超声回波信号中声速信息反馈给工控机以获取残余应力特征分布。上述专利存在不足之处在于：无法准确实现对样件进行重复定位测量。

实用新型内容

本实用新型的目的是基于现实操作试验中的观察，发现现有设备的不足，从而提出改进装置，提供一种电解抛光和残余应力检测一体装置，实现了X射线衍射检测残余应力，电解抛光和液体回收为一体。原先进行的深度检测时，需拆装、移动样件到外部进行电解抛光再重新装夹后才能进行残余应力检测，样件的反复拆装、移动，检测点的位置难以准确定位且造成检测效率低和检测误差大等问题，本实用新型有效的解决了这些问题，大大提高了检测的效率和精度。

为实现上述实用新型目的，本实用新型的技术方案是：

一种电解抛光和残余应力检测一体装置，包括X射线衍射系统1、检测头11、工作平台2、抛光液回收装置71、防腐蚀冲水装置77、横向伺服电机3、纵向伺服电机4、夹具装置5、样件6、在线电解抛光系统7，其特征在于，所述X射线衍射系统1的检测头下方放置有工作平台2，所述工作平台上设有将样件固定的夹具装置5；所述工作平台上设有横向伺服电机3、纵向伺服电机4，所述工作平台通过横向伺服电机、纵向伺服电机和滚珠丝杠驱动横向、纵向移动；所述工作平台一侧设有在线电解抛光系统7；所述在线电解抛光系统设有抛光液回收装置和防腐蚀冲水装置。

优选地，在线电解抛光系统7，包括抛光液回收装置71、伺服电机三72、装夹机器人73、夹取装置74、力感应器75、电解抛光笔76、防腐蚀冲水装置77，所述抛光液回收装置71上安装的装夹机器人73，伺服电机72用来控制装夹机器人手臂的运动，所述装夹机器人73通过手臂的夹取装置74夹取电解抛光笔76上下、前后移动到对应的点；在装夹机器人73手腕处设有力感应器75，通过确定力的大小；同时装夹机器人的手臂下部带有防腐蚀冲水装置77；液体感应器感应到触发防腐蚀冲水装置缓慢出水冲洗溢出的电解抛光液，然后通过工作台上的排水口流到抛光液回收装置体内。

优选地，所述工作平台中间放置一工作台，所述工作台一侧设有引流口24，所述工作台表面布置有四个沟槽21，所述沟槽上均匀分布有排水孔22，在四个沟槽、各排水孔洞里面各安装一个液体检测仪23，用于检测当抛光笔对样件进行抛光时，一部分抛光液回流、而另一部分流出后的液体，然后通过冲水装置将流出后抛光液冲洗进入抛光液回收装置。

优选地，所述液体检测仪具有液体传感器。

与现有技术相比较，本实用新型的有益效果是：

本实用新型实现了X射线衍射检测残余应力，电解抛光和液体回收为一体。原先进行的深度检测需要反复拆装、移动试样件到外部进行电解抛光后，再次装夹后才能进行下一次的残余应力检测，造成试样件的反复拆装、移动，使得检测点的位置难以准确定位而造成检测效率低且检测误差大等问题，大大提高了检测的效率和精度。

通过电解抛光装置和残余应力检测装置以及改进的工作平台的结合来达到对样件的重复精确定位，一来可以对样件的同一面不同位置的点来进行检测残余应力，二来可以对同一位置进行分层检测。对激光熔覆等样件进行残余应力检测时，可以测量同一个面的不同点。同时，旁边配有电解抛光笔，通过精确定位，电解抛光样件，对样件进行同一位置的分层检测。同时回收抛光液，防止腐蚀工作平台。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1为现有X射线在晶体中衍射原理图示意图。

图2为本实用新型电解抛光和残余应力检测一体装置的检测残余应力示意图。

图3为本实用新型电解抛光和残余应力检测一体装置的抛光示意图。

图4为本实用新型电解抛光和残余应力检测一体装置的工作箱结构示意图。

图5为本实用新型电解抛光和残余应力检测一体装置的局部侧视示意图。

图6为本实用新型电解抛光和残余应力检测一体装置的整体示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图2-6所示，一种电解抛光和残余应力检测一体装置，包括X射线衍射系统1、检测头11、工作平台2、抛光液回收装置71、防腐蚀冲水装置77、横向伺服电机3、纵向伺服电机4、夹具装置5、样件6、在线电解抛光系统7，所述X射线衍射系统1的检测头下方放置有工作平台2，所述工作平台上设有将样件固定的夹具装置5，用于将样件固定在工作平台上；所述工作平台上设有横向伺服电机3、纵向伺服电机4，所述工作平台通过横向伺服电机、纵向伺服电机和滚珠丝杠驱动横向、纵向移动；所述工作平台一侧设有在线电解抛光系统7；所述在线电解抛光系统设有抛光液回收装置和防腐蚀冲水装置。

优选地，在线电解抛光系统7，包括抛光液回收装置71、伺服电机三72、装夹机器人73、夹取装置74、力感应器75、电解抛光笔76、防腐蚀冲水装置77，所述抛光液回收装置71上安装的装夹机器人73，伺服电机三72用来控制装夹机器人手臂的运动，所述装夹机器人73通过手臂的夹取装置74夹取电解抛光笔76上下、前后移动到对应的点，夹取装置是机器人手臂用来夹取电解抛光笔；在装夹机器人73手腕处设有力感应器75，通过确定力的大小；同时装夹机器人的手臂下部带有防腐蚀冲水装置77，当电解抛光笔进行电解抛光时，一部分的电解抛光液通过电解抛光笔回流到原有的设备中，另一部分则难免会溢出；液体感应器感应到触发防腐蚀冲水装置缓慢出水冲洗溢出的电解抛光液，然后通过工作台上的排水口流到抛光液回收装置体内。

工作原理。如图2所示，实验开始时，通过横向、纵向伺服电机电驱动工作平台2，横向、纵向的精确移动，找到自己需要测量样件6的精准点，然后按照基本步骤使用X射线衍射仪系统1对样件进行残余应力的检测。若测量完该点，可以通过伺服电机，实现一步步的进给，例如对于激光熔覆试验件，可以顺着试验件成形的方向进行测量，得到成形过程不同地方的残余应力及可以实现重复定位，在同一面的不同点进行精确检测。

如图3所示，工作平台包括样件6、液体检测仪23、伺服电机、引流口，通过横向伺服电机3、纵向伺服电机4驱动工作平台的实现精确移动距离，然后装夹机器人73通过夹取电解抛光笔76上下，前后移动到对应的点，在装夹机器人5手腕处设有力传感器7，通过确定力的大小，来控制当电解抛光笔压在工件表面的压力是否满足要求；通过控制时间和抛光液的流速对样件进行侵蚀，同时机械手臂下部带有防腐蚀冲水装置，当电解抛光笔进行电解抛光时，一部分的电解抛光液通过电解抛光笔回流到原有的设备中，另一部分则难免会溢出。这时候液体感应器感应到，触发冲水装置然后缓慢出水冲洗溢出的抛光液防止平台被腐蚀。然后通过工作台上的排水口流到箱体内。

如图4所示，所述工作平台中间放置一工作台，所述工作台一侧设有引流口24，所述工作台表面布置有四个沟槽21，所述沟槽上均匀分布有排水孔22，在四个沟槽、各排水孔洞里面各安装一个液体检测仪23，用于检测当抛光笔对样件进行抛光时，一部分抛光液回流、而另一部分流出后的液体，然后通过冲水装置将流出后抛光液冲洗进入抛光液回收装置。所述液体检测仪具有液体传感器。

如图5所示，整个一体设备，待电解抛光之后，伺服电机驱动电解抛光笔回到原来位置，驱动整个工作平台回到原位置。然后X射线衍射仪对原来的点进行深度的残余应力检测。这就减少实验时间，减少不必要的麻烦，同时也可以尽可能的避免一些误差，使试验拥有更好的精确性。

实时检测时，工作平台依据伺服电机和滚珠丝杠进行横向纵向的进给，可以精确找到自己要测量的那个点。当一点检测完成时，若想要测量如激光熔覆这种样件成形方向的残余应力，则可以再次通过电机驱工作平台精确的一点一点的去测量而不需要人工去寻找挪动样件。当需要测量某一点更深度的残余应力，则可将平台左移至一侧，然后左边的机械手臂抓取电解抛光笔向下运动然后施加一个力压到工作表面实施电解抛光，多余的抛光液会被回收。电解抛光完成后，移动到原来位置，可进行同一位置的分层检测。

本实用新型可通过夹取装置夹取电解抛光笔并施加力和时间控制及流速控制，对样件进行电解抛光，实现在线侵蚀、回流并保护工作平台；通过伺服电机的驱动以及一体的情况，使检测装置精度高、效率高。

以上所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (4)

1.一种电解抛光和残余应力检测一体装置，包括X射线衍射系统（1）、检测头（11）、工作平台（2）、横向伺服电机（3）、纵向伺服电机（4）、夹具装置（5）、样件（6）、在线电解抛光系统（7），其特征在于，所述X射线衍射系统（1）的检测头下方放置有工作平台（2），所述工作平台（2）上设有将样件固定的夹具装置（5）；所述工作平台上设有横向伺服电机（3）、纵向伺服电机（4），所述工作平台通过横向伺服电机、纵向伺服电机和滚珠丝杠驱动横向、纵向移动；所述工作平台（2）一侧设有在线电解抛光系统（7）。

2.根据权利要求1所述电解抛光和残余应力检测一体装置，其特征在于，在线电解抛光系统（7），包括抛光液回收装置（71）、伺服电机三（72）、装夹机器人（73）、夹取装置（74）、力感应器（75）、电解抛光笔（76）、防腐蚀冲水装置（77），所述抛光液回收装置（71）上安装的装夹机器人（73），伺服电机三（72）用来控制装夹机器人手臂的运动，所述装夹机器人（73）通过手臂的夹取装置（74）夹取电解抛光笔（76）上下、前后移动到对应的点；在装夹机器人（73）手腕处设有力感应器（75），通过力感应器确定力的大小；同时装夹机器人的手臂下部带有防腐蚀冲水装置（77）；液体感应器感应到触发防腐蚀冲水装置缓慢出水冲洗溢出的电解抛光液，然后通过工作台上的排水口流到抛光液回收装置体内。

3.根据权利要求1所述电解抛光和残余应力检测一体装置，其特征在于，所述工作平台中间放置一工作台，所述工作台一侧设有引流口（24），所述工作台表面布置有四个沟槽（21），所述沟槽上均匀分布有排水孔（22），在四个沟槽、各排水孔洞里面各安装一个液体检测仪（23），用于检测当抛光笔对样件进行抛光时，一部分抛光液回流、而另一部分流出后的液体，然后通过冲水装置将流出后抛光液冲洗进入抛光液回收装置（71）。

4.根据权利要求3所述电解抛光和残余应力检测一体装置，其特征在于，所述液体检测仪具有液体传感器。