Устройство для определения остаточных напряжений

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет повысить точность определения величины остаточных напряжений. Изобретение основано на исключении погрешности , обусловленной искажением напряженного состояния образца 6, вызванного растворением материала в порах, за счет осуществления предварительной пропитки пористого материала наполнителем, химически инертным к пористору материалу или материалу покрытия, металлической подложке и электролиту 2, а также на регистрации скачка электродного потенциала, который указывает на открытие пор, и осуществлении катодной защиты в периоды релаксации напряжений после снятия очередного поверхностного слоя с части поверхности образца вдоль его продольной оси путем анодного растворения в среде электролита 2. Выходы аналого-цифрового преобразователя 15, счетчика 16 времени, измерителя 11 электродного потенциала и измерителя 19 деформации соединены со входом ЭВМ 20, которая производит обработку результатов измерений по известным формулам и выдает на печать эпюру остаточных напряжений по толщине покрытия или материала образца 6. 2 ил. с (Л / а

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) . (11) (50 4 G 01 L 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А BTQPCHQMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1 ) 3933008/24-10 (22) 19.07.85 (46) 15.03.87. Бюл. ¹ 10 (71) Московский институт нефти и газа им. И, М. Губкина (72) А. П, Ефремов, Л. С. Саакиян, Ю. И. Бабей, Л. Я. Ропяк и А. В. Эпельфельд (53) 531.781(088.8) (56) Вирник А. М., Морозов И. А., Подзей А. В. K оценке остаточных напряжений в покрытиях, нанесенных плазменным напылением. — Физика и.химия обработки материалов, 1970, ¹- 4, с. 53-58.

Бабей Ю, И., Бережницкая М. Ф, Метод определения остаточных напряжений первого ряда. Препринт № 3. Львов, ФМИ, АН УССР, 1980, с. 23-36. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет повысить точность определения величины остаточных напряжений. Изобретение основано на исключении погрешности, обусловленной искажением напряженного состояния образца 6, вызванного растворением материала в порах, за счет осуществления предварительной пропитки пористого материала наполнителем, химически инертным к пористору материалу или материалу покрытия, металлической подложке и электролиту 2, а также на регистрации скачка электродного потенциала, который указывает на открытие пор, и осуществлении катодной защиты в периоды релаксации напряжений после снятия очередного поверхностного слоя с части поверхности образца вдоль его продольной оси путем анодного растворения в среде электролита 2.

Выходы аналого-цифрового преобразователя 15, счетчика 16 времени, измерителя 11 электродного потенциала и измерителя 19 деформации соединены со входом ЭВМ 20, которая производит обработку результатов измерений по известным формулам и выдает на печать эпюру остаточных напряжений по толщине покрытия или материала образца б. 2 ил.

1 129686

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения величины остаточных напряжений в пористых материалах и покрытиях в машиностроении, приборостроении, металлургии, радиотехнйческой и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение точности определения величины остаточ- 10 ных напряжений путем исключения погрешности, обусловленной искажением напряженного состояния образца, связанной с растворением материалов в порах и в периоды релаксации напряже- 15 ний после удаления очередного поверхностного слоя.

На фиг. 1 представлено устройство для определения остаточных напряжений в пористых материалах и покрыти- 2О ях, общий вид; на фиг. 2 — результаты определения величины остаточных напряжений.

Устройство для определения остаточных напряжений в пористых матерна- 25 лах и покрытиях содержит термостатируемую ячейку 1 для электролита 2, катод 3, электроизолирующие опоры 4 и 5, на которых устанавливают образец 6, например цилиндрический, имею- ЗО щий торцовые поверхнос ги 7 и 8, с закрепленным на торцовой поверхности

8 рычагом 9, электрод 1О сравнения, например хлорсеребряный, измеритель

11 электродного потенциала, порого- 35 вый элемент 12, источник 13 постоянного тока, управляемый коммутатор 14, аналого-цифровой преобразователь 15, счетчик 16 времени, датчик 17 прогиба и датчик 18 угла закручивания образца 6, измеритель 19 деформации и

ЭВМ 20.

Устройство работает следующим образом.

Для определения величины остаточ45 ных напряжений в пористом материале или покрытии предварительно осуществляют пропитку пористого материала образца 6 наполнителем, химически инертным к пористому материалу, мате-5О риалу покрытия, металлической подложке и электролиту 2. В качестве наполнителя может быть использован парафин, фенольная смола, фторопласт.

Образец 6 подключают к измерителю 11 электродного потенциала и к источнику 13 постоянного тока через управляемый коммутатор 14 и аналого-цифро2 2 вой преобразователь 15, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный току анодного растворения.

После этого образец 6 устанавливают в термостатируемую ячейку 1 на электроизолирующие опоры 4 и 5 над полуцилиндрических катодом 3. Затем термостатируемую ячейку заполняют электролитом 2 до определенного уровня так, чтобы образец 6 был погружен до половины вдоль его продольной оси.

Верхнюю часть поверхности образца 6 предохраняют от химического воздействия электролита 2, например, цапонлаком или хлорвиниловым лаком. После стабилизации температуры электролита

2 при помощи управляемого коммутатора 14 включают источник 13 постоянного тока и осуществляют анодное. растворение материала с заданным шагом по толщине образца 6. Продолжительность каждого периода анодного растворения регистрируется счетчиком 16 времени, включение которого происходит одновременно с подачей на образец 6 анодного напряжения. Для поддержания равномерно концентрации и температуры по объему электролита 2 производится его перемешивание мешалкой (не показано).

В процессе анодного растворения материала измерителем 11 электродного потенциала, выход которого соединен через пороговый элемент 12 с управляемым коммутатором 14, непрерывно регистрируют величину электродного потенциала образца 6. В момент времени, соответствующие скачку электродного потенциала образца 6, вызванного открытием сквозных пор в покрытии и проникновением электролита 2 к металлической подложке, поступает сигнал с выхода порогового элемента 12 на управляемый коммутатор 14, который отключает источник 13 постоянного тока, и процесс анодного растворения прекращается. После этого образец 6 вынимают из термостатируемой ячейки

1, промывают, высушивают, осуществляют повторную пропитку пористого материала наполнителем и продолжают процесс анодного растворения, Для определения осевых остаточных напряжений регистрируют величину прогиба образца 6 измерителем 19 деформации, используют датчик 17 прогиба при удалении слоев материала контро3 12968

Устройство для определения остаточных напряжений, содержащее термостатируемую ячейку для электролита, катод, электроизолирующие опоры для установки испытуемого образца с закрепленным íà его торцовой поверхности рычагом, источник постоянного тока, управляемый коммутатором, аналого-цифровой преобразователь, счетчик времени, датчики прогиба и угла закручивания образца, измеритель деформации и 3ВМ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено последовательно соединенными электродом сравнения, измерителем электродного потенциала, первый вход которого соединен через пороговый элемент с входом управляемого коммутатора, а второй выход — с входом ЭВМ, к выходу которой подсоединены соответственно выходы аналогоцифрового преобразователя, счетчика времени и измерителя деформации, а образец подсоединен с входу измерителя электродного потенциала, 20

35 лируемой толщины с части поверхности образца 6 вдоль его продольной оси.

Для определения окружных остаточных напряжений регистрируют величину угла закручивания образца 6 при уда5 ленни слоев материала контролируемой, толщины с части поверхности образца

6 вдоль его продольной оси измерителем 16 деформации, используя датчик

18 угла закручивания, который взаимо- 10 действует с рычагом 9, установленным неподвижно на торцовой поверхности 8

1 образца 6. При этом образец 6 неподвижно закрепляют на электроизолирующей опоре 4 со стороны торцовой поверхности 7 фиксатором (не показан).

В качестве датчика 17 прогиба и датчика 18 угла закручивания образца

6 используют, например, индукционные или проволочные тензодатчики сопротивления. Измерение величины прогиба и угла закручивания образца 6 для определения осевых и окружных остаточных напряжений после каждого этапа анодного растворения осуществляют че- 25 рез промежутки времени, достаточные для завершения релаксации напряжений.

В связи с тем, что после удаления очередного напряженного слоя образец

6 деформируется не мгновенно, а в те-3g чение определенного промежутка времени, с целью предотвращения растворения материала в электролите 2 в периоды релаксации напряжений устройство обеспечивает катодную защиту путем подачи на образец 6 постоянного напряжения обратной полярности переключением полярйости источника 13 постоянного тока управляемым коммутатором 14. Выходы аналого-цифрового пре-4п образователя 15, счетчика 16 времени, измерителя 11 электродного потенциала и измерителя 19 деформации соединены с входом ЗВИ 20, которая произ62 4 водит обработку результатов измерений по известным формулам и выдает на печать эпюру остаточных напряжений по толщине покрытия или материала образца 6.

Предлагаемое устройство позволяет определять величину остаточных напряжений не только на полых и сплошных цилиндрических образцах, но и на образцах другой конфигурации, например, прямоугольного сечения, При этом меняют только форму катода 3, изготовляемого из материала, который обладает постоянными свойствами по отношению к электролиту 2 и не пассивируется в процессе анодного растворения.

Формула изобретения

12968б2

dg e /"/Па 20

ОГ 03

Фиг. Z 9 bпп

Составитель Э. Шумилова

Редактор С. Лисина Техред И.Попович

Корректор М. Демчик

Подписное

Заказ 7б7/43 Тираж 777

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l33035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4