СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ОБРАЗЦАХ С ПОКРЫТИЯМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Советский патент 1994 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике определения остаточных напряжений при травлении образцов с покрытиями.

Известен способ определения остаточных напряжений в образцах с покрытиями, заключающийся в том, что образец помещают в ванну с травильным раствором, пропускают через образец электрический ток, измеряют деформации образца в процессе электрохимического стравливания слоев и по ним определяют остаточные напряжения в функции от скорости изменения деформации.

Однако этот способ не обеспечивает точности измерения остаточных напряжений, так как убыль материала образца не контролируется, а определяется расчетным путем по времени травления.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ определения остаточных напряжений в образцах с покрытиями, заключающийся в том, что образец помещают в ванну с травильным раствором, пропускают через образец электрический ток, измеряют деформации и вес образца в процессе электрохимического стравливания слоев и по ним определяют остаточные напряжения.

Однако и этот способ не обеспечивает высокой точности определения остаточных напряжений, так как измерение веса образца производится с погрешностью, вызванной поверхностным натяжением электролита, а также наличием на образце газообразных и твердых продуктов реакции электрохимического травления.

Известно устройство для определения остаточных напряжений в образцах с покрытиями, содержащее ванну с травильным раствором, размещенные в ванне держатель образца и датчик деформаций образца и соединенный с датчиком блок дифференцирования.

Однако это устройство не обеспечивает высокой точности, так как оно не учитывает фактических значений скорости травления образца.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для определения остаточных напряжений в образцах с покрытиями, содержащее ванну с травильным раствором, размещенные в ванне держатель образца и датчик деформаций образца, и соединенный с ним одним входом блок обработки информации, а также датчики веса и толщины образца.

Однако это устройство не обеспечивает высокой точности, так как на показания датчика веса образца влияют поверхностное натяжение травильного раствора, выталкивающая сила, связанная с наличием на образце газообразных продуктов реакции электрохимического травления, и дополнительный вес твердых продуктов этой реакции.

Цель изобретения - повышение точности определения остаточных напряжений.

Эта цель достигается тем, что в способе определения остаточных напряжений в образцах с покрытиями, заключающемся в том, что образец помещают в ванну с травильным раствором, пропускают через образец электрический ток, измеряют деформации образца в процессе электрохимического стравливания слоев и по ним определяют остаточные напряжения, стабилизируют ток, протекающий через образец, и контролируют время протекания тока и потенциал поверхности образца, по изменению которого судят о моменте перехода к травлению основного металла.

Кроме того, с целью повышения точности определения остаточных напряжений, периодически пропускают через образец корректирующие импульсы тока для поддержания потенциала образца в интервале значений между потенциалом перепассивации компонентов сплава образца и потенциалом выделения кислорода.

Цель в устройстве для определения остаточных напряжений в образцах с покрытиями, содержащем ванну с травильным раствором, размещенные в ванне держатель образца и датчик деформаций образца, и соединенный с ним одним входом блок обработки информации, достигается тем, что оно снабжено источником стабилизированного тока, соединенным с держателем образца, электродом сравнения с дополнительной ванной, сообщающейся с основной, и измерителем разности потенциалов, входы которого соединены с держателем образца и электродом сравнения, а выходы источника стабилизированного тока и измерителя разности потенциалов соединены с двумя другими входами блока обработки информации.

Кроме того, с целью повышения точности, источник тока выполнен импульсным и регулируемым, а его управляющий вход соединен с измерителем потенциала образца.

На чертеже показана схема устройства для осуществления способа.

Устройство для определения остаточных напряжений в образцах с покрытиями содержит ванну 1 с травильным раствором 2, размещенные в ванне токопроводящий держатель 3 образца 4, датчик 5 деформаций образца 4 и вспомогательный электрод 6, служащий для пропускания тока через образец 4 и раствор 2, источник 7 стабилизированного тока, соединенный с держателем 3, дополнительную ванну 8, соединенную с основной ванной 1 U-образной трубкой 9 и заполненную стандартным раствором 10, например насыщенным раствором хлористого калия, электрод 11 сравнения, например хлорсеребряный электрод, измеритель 12 разности потенциалов держателя 3 образца 4 и электрода 11 сравнения и блок 13 обработки информации, входы которого соединены с датчиком 5 деформаций образца 4, выходом источника 7 стабилизированного тока и выходом измерителя 12 разности потенциалов держателя 3 и электрода 11. Источник 7 может быть выполнен импульсным и регулируемым, а его управляющий вход соединен с выходом измерителя 12 разности потенциалов держателя 3 и электрода 11 (на чертеже эта связь показана пунктирной линией).

Способ осуществляют следующим образом. Образец 4 закрепляют в держателе 3 и помещают в ванну 1 с травильным раствором 2. Датчик 5 деформаций соединяют с образцом 4. Включают источник 7 стабилизированного тока и пропускают ток через цепь, образованную держателем 3, самим образцом 4, раствором 2 и вспомогательным электродом 6. Контролируют время протекания тока и потенциал поверхности образца 4 с помощью измерителя 12 разности потенциалов и блока 13 обработки информации. В блоке 13 по времени протекания тока с учетом измеренного потенциала вычисляют убыль материала покрытия или основного металла образца 4 и вводят соответствующие поправки в значения остаточных напряжений, вычисленные по скорости изменения деформации образца.

Через образец 4 периодически могут пропускать корректирующие импульсы тока с амплитудой, отличающейся от амплитуды стабилизированного тока и выбранной из условия, чтобы потенциал образца поддерживался в интервале значений между потенциалом перепассивации компонентов сплава образца и потенциалом выделения кислорода.

Команду на переключение источника 7 в режим выработки корректирующих импульсов выдает измеритель 12 разности потенциалов при превышении напряжением на его входе заданного уровня напряжения.

Описанный способ может быть использован и для образцов без покрытия.

Изобретение позволяет повысить точность определения напряжений в деталях машин по сравнению с ранее используемыми техническими решениями, а следовательно, и повысить долговечность этих деталей за счет более рационального формирования зон с повышенными остаточными напряжениями в покрытиях. (56) Авторское свидетельство СССР N 352117, кл. G 01 B 7/16, 1970.

Авторское свидетельство СССР N 913047, кл. G 01 B 7/16, 1980.

1. Способ определения остаточных напряжений в образцах с покрытиями, заключающийся в том, что образец помещают в ванну с травильным раствором, пропускают через образец электрический ток, измеряют деформации образца в процессе электрохимического стравливания слоев и по ним определяют остаточные напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения напряжений, стабилизируют ток, протекающий через образец, и контролируют время протекания тока и потенциал поверхности образца, по изменению которого судят о моменте перехода к травлению основного металла. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения остаточных напряжений, периодически пропускают через образец корректирующие импульсы тока для поддержания потенциала образца в интервале значений между потенциалом перепассивации компонентов сплава образца и потенциалом выделения кислорода. 3. Устройство для определения остаточных напряжений в образцах с покрытиями, содержащее ванну с травильным раствором, размещенные в ванне держатель образца и датчик деформаций образца и соединенный с ним одним входом блок обработки информации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено источником стабилизированного тока, соединенным с держателем образца, электродом сравнения с дополнительной ванной, сообщающейся с основной, и измерителем разности потенциалов, входы которого соединены с держателем образца и электродом сравнения, а выходы источника стабилизированного тока и измерителя разности потенциалов соединены с двумя другими входами блока обработки информации. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, источник тока выполнен импульсным и регулируемым, а его управляющий вход соединен с измерителем потенциала образца.