Способ контроля остаточных напряжений в поверхностном слое материалов Советский патент 1991 года по МПК G01N27/62 

Устройство работает следующим образом.

После завершения исследуемого воздействия на деталь 1 (точение, шлифование) с фиксацией времени к контролируемому участку прикладывают датчик 2 с обеспеченном электрического контакта его корпуса с деталью 1. Возникшая контактная разность потенциалов (КРП) между измерительным электродом 3 и поверхностью участка дета- ли 1 воспринимается предусилителем 4 и измеряется электромером 5. Затем датчик 2 удаляется от детали 1 и через некоторое (зафиксированное) время вновь прикладывается к этому же участку детали.

При необходимости бесконтактных из- мероний КРП (От) датчик 2 располагается на постоянном расстоянии от детали 1, а электрический контакт между ними осуществляется с помощью проводов (можно со станком, на котором установлена деталь). Одновременно могут контролироваться несколько участков детали с фиксацией времени измерений для каждого участка,

Способ осуществляют следующим об- разом,

Фиксируется время завершения механической обработки (или другого воздействия на деталь, например, поверхностного пластического деформирования) и в проме- жутко времени до стабильного окисления материала детали выполняется несколько замеров КРП Uki с фиксацией интервалов времени AT, между обработкой и измерениями, и с тем большими интервалами, чем позже выполняются измерения, по формуле

Кп

()EJInAri)2 Intel) g In Ar, Uki) n 2(lnAr,/-(E In An

рассчитывается 1-й критерий Э.А.Коча- рова и по тарировочному графику i(cr) определяется значение остаточных напряжении, где У- напряжения в тарировочных образцах, изготовленных из материала кон- тролируемой детали,

В случае значительных изменений температуры, влажности и состава атмосферы в помещении за время между завершением обработки детали и измерениями КРП по формуле

nS(e™C;-UK;HSenAЈ;USUKU

nS

()Ч еклс:)а

рассчитывают 2-й критерий Э.А.Комарова и по тарировочному графику (сг) определяют значение остаточных напряжений,

5 10 15

20

25

30 35

40

45

50

55

Для упрощения КГ1 и Кг2 определяют графически. На полулогарифмической сетке координат откладывают на оси абсцисс значение AriCr.e.lnATj), а по оси ординат - соответствующие UKI точки, их пересечения соединяют прямой до пересечения с осями координат, В пересечении с осью ординат считывают значение Kri-ико, а в пересечении с осью абсцисс- значение п Дг0 и принимают Kr2 UKo/In Ar0.

Время стабильного окисления (время, когда прекращается рост толщины окисной пленки и перестает изменяться U«) металлов составляет для алюминия не менее 10 суг, а для меди не менее 1 ч. По экспериментальным данным окисление плоских шлифо- ванных образцов продолжалось для армко-железа не менее 1 мес, для стали ЗОХГСН А - менее 20 дн. При этом, чем больше интервал времени А г между обработкой и измерениями 1)к, тем с меньшей точностью можег быть зафиксировано время окончания обработки.

Применение способа позволяет оптимизировать режимы обработки деталей с целью обеспечения их размерной стабильности в точном машино- и приборостроении, за счет уменьшения релаксационных деформаций свести к минимуму вредное воздействие остаточных напряжений на напряженность и долговечность работы деталей, а также при необходимости навести максимальные остаточные напряжения, например, при упрочении поверхностным пластическим деформированием или при подготовке к нанесению покрытий. При бесконтактных методах измерения КРП (ионизационный, конденсаторный) UKO можно измерять в процессе обработки деталей, обеспечивал обратную связь с режимами обработки. При этом фактически (Kri)j UKi.

Формула изобр е н и я

1. Способ контроля остаточных напряжений в поверхностном слои материалов, заключающийся втом, что проводят измерения физического параметра, по полученным данным судят об остаточных напряжениях, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности контроля, выбирают образцы из исследуемого материала, при различных приложенных напряжениях ( о } в исследуемом диапазоне а,удаляют оксидный слой с поверхности образцов и фиксируют моменты времени завершения удаления оксидного слоя, на каждом образце выполняют n замеров контактной разности потенциалов (1/кО с фиксацией интервалов времени ( AT i) между моментами завершения удаления оксидного слоя и измерениями по формуле

Kri

. (2 Uk,)E ( Anfl-HlnArQglnun-U,.,) . nlpnAnf-cDinAn)2

рассчитывают первые критерию Комарова Э.А. и строят тарировочный график зависимости Км f 1(0), затем на контролируемой детали повторяют указанные операции, рассчитывают Км и по тарировочному графику определяют значения остаточных напряжений Тост .

2. Способ по п.1,отличающийся тем, что, с целью уменьшения влияния колебаний температуры, влажности и состава окружающей среды между моментами времени завершения удаления оксидного слоя и измерениями UKi и в процессе самих изме К

«

0

5

0

рений, тарировочный график строят в виде зависимости .(о) где Кг2 - второй критерий Комарова Э.А., рассчитанный по формуле

nS(enuO;4JK;H enufr.U2Uict) hSien/tfOMsEnbfc;)4

затем на контролируемой детали повторяют вышеуказанные операции, рассчитывают Кг2 по тарировочному графику определяют значение оъст.

3. Способ по п. 1,отличающийся тем, что, с целью автоматического управления режимами удаления оксидного слоя путем известных видов обработки поверхности материала Uicr(Kri)i, измеряют бесконтактно непосредственно в процессе обработки детали.

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля. Оно позволяет в производственных условиях с высокой точностью и производительностью проконтролировать остаточные напряжения 0ост. Для этого фиксируется время окончания обработки детали и в промежутке времени до стабильного окисления материала детали Изобретение относится к методам неразрушагащего контроля поверхностей металлических изделий в условиях производства и ремонта машин при проверке остаточных напряжений, возникающих в процессе механической обработки деталей. Целью изобретение является повышение точности и производительности контроля. М а с э- р и аа, Х М е в чоля ао и м оях р в й. еовыполняется ряд замеров контактной разности потенциалов UH с фиксацией интервалов времени Ati между окончанием обработки и измерениями и с тем большим А г i, чем позже после обработки измеряются UKi, рассчитывается 1-й критерий Комарова Э А. КГ1 и по тарировочному графику Км х f i(cr) определяется OOCT. При значительных колебаниях температуры, влажности и состава атмосферы при измерениях UK| с целью уменьшения ошибок рассчитывается 2-й критерий Комарова Э.А. КГ2 и по тариро- иочному графику 2( (f ) определяется 0Ьст Для исключения расчетов Kri и Кг2 на полулогарифмическую сетку координат наносят по оси абсцисс значения An. а по оси ординат - соответствующие UKI. точки их пересечения соединяют прямой и в ее пересечениях с осью ординат считывают значения КГ1, а с осью абсцисс - In Ar0 и принимают Кг2 Кг1/1п Дг i С целью автоматического управления режимами обработки (К, i) измеряется бесконтактно прямо в процессе обработки детали, при этом датчик измерителя UK и станок электрически соединены. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. На чертеже представлена схема устройства для осуществления способа. Устройство содержит контролируемую деталь 1, миниатюрный накладной датчик 2 со стабилизированным измерительным электродом 3 (ИЭ), имеющим рэ- const, и предусилителем 4 постоянного напряжения с 10 t2 Ом, электрометрический блок 5 с индикатором. (Л С ск VI чО ы сп N3 оежД