RU2802869C1 - Способ и устройство определения распределения остаточных напряжений в поверхностном слое плоской металлической детали - Google Patents
Способ и устройство определения распределения остаточных напряжений в поверхностном слое плоской металлической детали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2802869C1 RU2802869C1 RU2022124245A RU2022124245A RU2802869C1 RU 2802869 C1 RU2802869 C1 RU 2802869C1 RU 2022124245 A RU2022124245 A RU 2022124245A RU 2022124245 A RU2022124245 A RU 2022124245A RU 2802869 C1 RU2802869 C1 RU 2802869C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- parts
- residual stresses
- etching
- surface layer
- movement
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение может быть использовано при определении остаточных напряжений в металлических деталях с неравномерным распределением напряжений по глубине поверхностного слоя. Технический результат - повышение точности измерения остаточных напряжений при электрохимическом травлении, при одновременной простоте осуществления способа и подготовки устройства к работе. Способ определения остаточных напряжений включает неподвижное закрепление в держателе одного конца детали, которую подвергают электрохимическому травлению на аноде в электролитической ванне с регистрацией времени, тока и напряжения травления, а также деформации детали по величине перемещения ее свободного конца, и проведение расчета распределения остаточных напряжений по глубине их залегания в поверхностном слое, причем используют две одинаковые плоские детали, один конец которых закрепляют в держателях с размещением исследуемых плоских поверхностей вертикально и параллельно друг другу, подсоединяют держатели к разным полюсам источника постоянного тока и ведут травление только в зазоре между деталями, при этом величину перемещения свободных концов деталей регистрируют лазерными измерителями перемещений рычагов-увеличителей, снабженных отражателями света и установленных на свободных концах деталей. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении остаточных напряжений в металлических деталях с неравномерным распределением напряжений по глубине поверхностного слоя.
Известен способ определения остаточных напряжений в образцах, включающий анодное травление в электролите при постоянной плотности тока, определение деформации образца с использованием механического датчика деформации и расчет остаточных напряжение по величине деформации и глубине травления поверхностного слоя. Известный способ реализуют с использованием устройства для определения остаточных напряжений, содержащего электролитическую ванну и амперостат с обратной связью. Устройство снабжено блоком управления режимом травления и электродом сравнения, электрод сравнения и образец подключены к входу блока управления, а его выход соединен с амперостатом.
(SU 1236779, C25F 5/00, опубликовано 28.02.1994)
Известен способ определения остаточных напряжений в поверхностном слое плоской металлической детали, при котором деталь помещается в ванну с электролитом и катодом. Деталь подключается к источнику постоянного тока в качестве анода и осуществляется электрохимическое удаление (травление) ее поверхностного слоя. Измеряются возникающие в процессе травления остаточные деформации детали и время травления, которое пересчитывается по скорости травления в глубину удаленного поверхностного слоя. Остаточные напряжения определяют расчетом по остаточным деформациям детали и глубине удаленного поверхностного слоя. Процесс травления ведут в два этапа с длительностью первого этапа 30-60 с, при длительности паузы, равной длительности первого этапа травления. При этом измеряют скачки деформации при включении и выключении тока. При определении остаточных напряжений скачки деформации учитывают для каждого включения тока.
(SU 1436609, G01B 5/30, опубликовано 30.10.1993)
Наиболее близким по технической сущности является способ и устройство определения остаточных напряжений в поверхностном слое плоской детали с электропроводным покрытием или без него.
Известный способ включает анодное травление размещенной горизонтально поверхности детали, которая одним концом неподвижно закреплена в держателе, регистрацию в процессе травления времени, тока, потенциала и деформации детали по величине вертикального перемещения конца рычага-увеличителя, соединенного со свободным концом детали. При этом расчет остаточных напряжений по глубине поверхностного слоя ведут, определяя толщину удаленного слоя по количеству пропущенного электричества.
Известное устройство содержит ванну травления с катодом и деталь, исследуемая поверхность которой размещена горизонтально, при этом деталь одним концом закреплена в держателе, который соединен с положительным полюсом источника тока, а на другом конце детали закреплен рычаг-увеличитель, снабженный на конце стойкой со сферой, контактирующей со средством регистрации перемещения конца детали по вертикали, при этом на все поверхности устройства, контактирующие с электролитом травления, кроме исследуемой поверхности детали, нанесено электроизолирующее покрытие.
(RU 2412428, G01B 5/30, G01L 1/06, опубликовано 20.02.2011)
Недостатком известного контактного способа и устройства являются значительные погрешности измерений, которые связаны с дополнительной силовой нагрузкой на исследуемую деталь и рычаг-увеличитель.
Задачей и техническим результатом изобретения является повышение точности измерения остаточных напряжений в поверхностном слое металлической детали при электрохимическом травлении, а также обеспечение простоты осуществления способа и подготовки устройства к работе.
Технический результат достигают тем, что способ определения остаточных напряжений в поверхностном слое плоской металлической детали включает неподвижное закрепление в держателе одного конца детали, которую подвергают электрохимическому травлению на аноде в электролитической ванне с регистрацией времени, тока и напряжения травления, а также деформации детали по величине перемещения ее свободного конца, и проведение расчета распределения остаточных напряжений по глубине их залегания в поверхностном слое, причем используют две одинаковые плоские детали, один конец которых закрепляют в держателях с размещением исследуемых плоских поверхностей вертикально и параллельно друг другу, подсоединяют держатели к разным полюсам источника постоянного тока и ведут травление только в зазоре между деталями, при этом величину перемещения свободных концов деталей регистрируют лазерными измерителями перемещений рычагов-увеличителей, снабженных отражателями света и установленных на свободных концах деталей.
Технический результат также достигают тем, что устройство для определения остаточных напряжений в поверхностном слое плоской металлической детали содержит источник постоянного тока, ванну электрохимического травления, соединенный с анодом источника постоянного тока держатель, неподвижно закрепляющий один конец плоской металлической детали, и датчик перемещения детали, размещенный на ее свободном конце и взаимодействующий со средством регистрации этого перемещения, причем устройство дополнительно содержит второй держатель, вторую плоскую металлическую деталь, второй датчик перемещения и второе средство регистрации перемещения, при этом второй держатель соединен с катодом источника тока и неподвижно закрепляет конец второй детали, снабженной на свободном конце вторым датчиком перемещения, который взаимодействует со вторым средством регистрации перемещения, при этом оба держателя закрепляют исследуемые поверхности деталей вертикально и параллельно друг другу с постоянным зазором между ними, датчики перемещения выполнены в виде рычагов-увеличителей, снабженных отражателями света, а изменение положения отражателей света регистрируют лазерные измерители перемещения.
Технический результат также достигают тем, что на все элементы устройства, расположенные в электролите ванны электрохимического травления, за исключением поверхностей двух плоских деталей в зазоре между ними, нанесено электроизолирующее покрытие; держатели деталей и лазерные измерители размещены на диэлектрической плите, снабженной прорезями для закрепления держателей и прохода рычагов-увеличителей с отражателями света.
Изобретение может быть проиллюстрировано примером с использованием фиг. 1-2, где:
1 - ванна электрохимического травления;
2 - электролит;
3 - диэлектрическая плита с прорезями;
4 - держатель плоской металлической детали, соединенный с анодом;
5 - держатель второй плоской металлической детали, соединенный с катодом;
6 - плоская металлическая деталь;
7 - вторая плоская металлическая деталь;
8, 9 - лазерные измерители перемещений;
10, 11 - рычаги-увеличители с отражателями света.
12 - компьютер для обработки данных режимов травления и сигналов лазерных измерителей перемещения;
13 - прорези (пазы) диэлектрической плиты;
а - зазор между металлическими деталями.
Элементы устройства по изобретению размещают на диэлектрической плите 2 с прорезями (пазами) 13. Один из концов первой и второй металлической деталей 6 и 7 неподвижно закрепляют соответственно в держателях 4 и 5, которые соответственно соединяют с анодом и катодом источника постоянного тока (не показано). На концах деталей 6 и 7 устанавливают соответственно рычаги-увеличители 11 и 10, снабженные на концах отражателями света (зеркалами).
Затем держатели 4 и 5 с рычагами-увеличителями 11 и 10 закрепляют под диэлектрической плитой, снабженной прорезями для их закрепления и прохода рычагов-увеличителей. При этом оба держателя 4 и 5 закрепляют таким образом, чтобы исследуемые поверхности деталей 6 и 7 были размещены вертикально и параллельно друг другу с постоянным зазором «а» между ними. После этого устанавливают лазерные измерители перемещений 8 и 9, настроенные на регистрацию изменений положений отражателей света рычагов-увеличителей 10 и 11, которые выдают результаты измерений на компьютер 12 для обработки данных режимов травления и сигналов лазерных измерителей перемещения.
После этого диэлектрическую плиту 3 размещают над ванной 1 электрохимического травления. Перед этим на все элементы устройства, которые будут расположены в электролите ванны электрохимического травления, за исключением поверхностей двух плоских деталей в зазоре между ними, наносят электроизолирующее покрытие в виде тонкого слоя лака или воска.
Затем ванну электролитического травления 1 заполняют электролитом 2 травления. При этом деталь и катод погружают в электролит. Устанавливают требуемые ток и напряжение электролитического травления, обеспечивающие равномерное удаление поверхностного слоя детали.
Измерение и регистрация величины перемещений отражателей света рычагов-увеличителей 10 и 11 лазерными измерителями перемещения в процессе удаления поверхностного слоя осуществляют в координатах «время удаления - величина перемещения» с последующим пересчетом в координаты «глубина снятого слоя - величина перемещения» по скорости удаления поверхностного слоя.
Результаты измерения режимов травления и данных лазерных измерителей деталей синхронно автоматически передают в компьютер 12, обрабатывают методом дискретно-параболической и дискретно-линейной аппроксимации, а остаточные напряжения по глубине поверхностного слоя детали рассчитывают по известной программе.
Использование двух деталей с формированием равномерного зазора между ними, а также использование лазерных измерителями перемещений рычагов-увеличителей обеспечивает равномерное стравливание поверхностных слоев металла и, как следствие, достижение поставленного технического результата: повышение точности измерения остаточных напряжений в поверхностном слое металлической детали при электрохимическом травлении. Устройство по изобретению обеспечивает простоты осуществления способа и подготовки устройства к работе.
Claims (4)
1. Способ определения остаточных напряжений в поверхностном слое плоской металлической детали, включающий неподвижное закрепление в держателе одного конца детали, которую подвергают электрохимическому травлению на аноде в электролитической ванне с регистрацией времени, тока и напряжения травления, а также деформации детали по величине перемещения ее свободного конца, и проведение расчета распределения остаточных напряжений по глубине их залегания в поверхностном слое, отличающийся тем, что используют две одинаковые плоские детали, один конец которых закрепляют в держателях с размещением исследуемых плоских поверхностей вертикально и параллельно друг другу, подсоединяют держатели к разным полюсам источника постоянного тока и ведут травление только в зазоре между деталями, при этом величину перемещения свободных концов деталей регистрируют лазерными измерителями перемещений рычагов-увеличителей, снабженных отражателями света и установленных на свободных концах деталей.
2. Устройство для определения остаточных напряжений в поверхностном слое плоской металлической детали, содержащее источник постоянного тока, ванну электрохимического травления, соединенный с анодом источника постоянного тока держатель, неподвижно закрепляющий один конец плоской металлической детали, и датчик перемещения детали, размещенный на ее свободном конце и взаимодействующий со средством регистрации этого перемещения, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит второй держатель, второй датчик перемещения и второе средство регистрации перемещения, при этом второй держатель соединен с катодом источника тока и неподвижно закрепляет конец второй детали, снабженной на свободном конце вторым датчиком перемещения, который взаимодействует со вторым средством регистрации перемещения, причем оба держателя закрепляют исследуемые поверхности деталей вертикально и параллельно друг другу с постоянным зазором между ними, датчики перемещения выполнены в виде рычагов-увеличителей, снабженных отражателями света, а изменение положения отражателей света регистрируют лазерные измерители перемещения.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что на все его элементы, расположенные в электролите ванны электрохимического травления, за исключением поверхностей двух плоских деталей в зазоре между ними, нанесено электроизолирующее покрытие.
4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что держатели деталей и лазерные измерители размещены на диэлектрической плите, снабженной прорезями для закрепления держателей и прохода рычагов-увеличителей с отражателями света.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2802869C1 true RU2802869C1 (ru) | 2023-09-05 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116952438A (zh) * | 2023-09-19 | 2023-10-27 | 中铝材料应用研究院有限公司 | 基于蚀刻变形评价薄板残余应力的方法及测试装置 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1397722A1 (ru) * | 1987-01-23 | 1988-05-23 | М.Л. Трунов и Ю.Б. Гвардионов | Устройство дл измерени толщины и показател преломлени пленки |
SU1730529A1 (ru) * | 1990-01-18 | 1992-04-30 | Белорусское республиканское научно-производственное объединение порошковой металлургии | Способ определени остаточных напр жений в металлических образцах |
CN201163222Y (zh) * | 2008-01-11 | 2008-12-10 | 中国科学院金属研究所 | 一种硬质薄膜残余应力测试仪 |
RU2340867C2 (ru) * | 2006-08-11 | 2008-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") | Способ определения остаточных напряжений в деталях с электропроводными покрытиями и устройство для его осуществления |
RU153777U1 (ru) * | 2014-12-15 | 2015-07-27 | Алексей Алексеевич Антонов | Устройство для определения внутренних остаточных напряжений |
CN106248276A (zh) * | 2016-07-08 | 2016-12-21 | 大连理工大学 | 一种测量金属微结构残余应力的方法 |
CN110146204A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-08-20 | 广东镭奔激光科技有限公司 | 一种智能型残余应力x射线测量仪及其测量方法 |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1397722A1 (ru) * | 1987-01-23 | 1988-05-23 | М.Л. Трунов и Ю.Б. Гвардионов | Устройство дл измерени толщины и показател преломлени пленки |
SU1730529A1 (ru) * | 1990-01-18 | 1992-04-30 | Белорусское республиканское научно-производственное объединение порошковой металлургии | Способ определени остаточных напр жений в металлических образцах |
RU2340867C2 (ru) * | 2006-08-11 | 2008-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") | Способ определения остаточных напряжений в деталях с электропроводными покрытиями и устройство для его осуществления |
CN201163222Y (zh) * | 2008-01-11 | 2008-12-10 | 中国科学院金属研究所 | 一种硬质薄膜残余应力测试仪 |
RU153777U1 (ru) * | 2014-12-15 | 2015-07-27 | Алексей Алексеевич Антонов | Устройство для определения внутренних остаточных напряжений |
CN106248276A (zh) * | 2016-07-08 | 2016-12-21 | 大连理工大学 | 一种测量金属微结构残余应力的方法 |
CN110146204A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-08-20 | 广东镭奔激光科技有限公司 | 一种智能型残余应力x射线测量仪及其测量方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116952438A (zh) * | 2023-09-19 | 2023-10-27 | 中铝材料应用研究院有限公司 | 基于蚀刻变形评价薄板残余应力的方法及测试装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11333624B2 (en) | Three-electrode array local electrochemical information testing system and testing method | |
RU2802869C1 (ru) | Способ и устройство определения распределения остаточных напряжений в поверхностном слое плоской металлической детали | |
EP0107491A3 (en) | Electrochemical method of testing for surface-characteristics, and testing apparatus for use in the method | |
CN114034942B (zh) | 一种压电薄膜压电系数的高通量测量方法 | |
SU1404901A1 (ru) | Устройство дл ускоренного определени коррозионной стойкости металлов электрохимическим травлением | |
JP2002506531A (ja) | 電気メッキ浴中の添加物の測定法 | |
CN207132854U (zh) | 一种三价铬镀层厚度的测试装置 | |
EP0597475B1 (en) | Method of monitoring major constituents in plating baths containing codepositing constituents | |
US1735878A (en) | Device for measuring the current densities of galvanic baths | |
US3975681A (en) | Electrode for measuring thickness of dielectric layers on conductive substrates | |
RU2412428C1 (ru) | Устройство для определения остаточных напряжений в деталях с электропроводными покрытиями | |
US20230273013A1 (en) | A measuring system | |
SU1765688A1 (ru) | Устройство дл определени остаточных напр жений | |
RU1436609C (ru) | Способ определени остаточных напр жений в поверхностных сло х металлических деталей | |
CN214066068U (zh) | 一种机器视觉测距装置 | |
SU1146582A1 (ru) | Способ определени устойчивости изол ционного покрыти к отслаиванию в электролите | |
Hack et al. | Influence of electrolyte resistance on electrochemical measurements and procedures to minimize or compensate for resistance errors | |
SU1677500A1 (ru) | Способ определени остаточных напр жений | |
SU1640622A1 (ru) | Способ измерени глубины поверхностных трещин | |
JP3115526B2 (ja) | 表面力測定装置 | |
KR20150109453A (ko) | 태양전지의 부식시험용 방법 및 장치 | |
SU800862A1 (ru) | Способ измерени емкости двойногоэлЕКТРичЕСКОгО СлО | |
SU190643A1 (ru) | Способ определения остаточных напряжений в металлических плоских образцах | |
WO1988003644A1 (en) | Hardness measuring with a diamond indenter having surface treatment or coating | |
SU1572170A1 (ru) | Способ контрол толщины диэлектрической пленки на электропровод щей подложке |