Устройство для определения остаточных напряжений Советский патент 1992 года по МПК G01B7/16 

1

(21)4824841/28

(22) 14.05.90

(46) 30.09.92. Бюл. № 36

(71)Казанский авиационный институт им. А.Н.Туполева

(72)А.С.Касаткин, Н.А.Кравченко, В.А.Смирнов и Ю.Б,Тюрин

(56) Заводская лаборатория, 1986, №4, с.77.

Авторское свидетельство СССР № 1711543, кл. G 01 В 7/16, 1986.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения остаточных напряжений в образцах после различных видов обработки. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Устройство содержит основание 1, стойку 2, каретку 5, поступательно перемещающуюся относительно стойки 2 с

сл

с

VI

Os

сл

00

с

Фиг

помощью реечной передачи, подвеску, состоящую из стержней прямоугольного сечения с продольными пазами. Элемент 15 крепится симметрично относительно каретки 5 и на одной из его консолей размещен измеритель деформации 13, а на другой - П-образный элемент 16, в верхнюю полку которого ввернут микровинт 14, упирающийся в торец, установленного в нижней полке .подпружиненного штока 17 для крепления быстросъемного зажима 11 образца

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения остаточных напряжений в образцах после различных видов обработки.

Известно техническое решение, включающее в себя основание, винтовую пару, каретку, перемещающуюся вдоль оси винта и несущую микровинт и измеритель деформации. При этом микровинт связан с кронштейном, на котором закреплен подвес для исследуемого образца, а измеритель деформации опирается на него через дополнительный стержень. Для уменьшения измерительного усилия предусмотрено компенсационное устройство в виде рычага, одно плечо которого связано с измерительным стержнем измерителя деформации, а на другое опирается противовес.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство, которое содержит основание, установленную на нем травильную ванну и трубчатую стойку с продольным пазом, каретку с кронштеном для закрепления образца, измерителя деформации и микровинта, винтовую пару, ходовой винт которой размещен внутри каретки, имеющей пазы в корпусе под подшипники качения, касающиеся наружными кольцами поверхности стойки. Размещенный на кронштейне измеритель деформации связан своим корпусом с микровинтом и имеет возможность перемещения относительно кронштейна. Для погружения образца в раствор травления ходовой винт винтовой пары связан с электродвигателем, а на стойке установлены ограничители уровня расположения каретки.

Основным недостатком данного устройства является его недостаточная надежность из-за наличия значительного количества подвижных частей, сложности их конструкции, что усложняет техническое

12, Быстросъемный зажим выполнен в виде двух губок 21, 22, верхняя из которых имеет открытый паз и крепится на штоке 17 вертикально перемещающегося в отверстии нижней полки элемента 16, а нижняя 22 имеет возможность параллельного перемещения относительно верхней губки 21. Травление образца 12 осуществляется электрохимической ячейкой, состоящей из анода (образца) 12, катода 32 и электролита, залитого в ванну 31. 5 ил.

обслуживание и эксплуатацию устройства в целом.

Цель изобретения - повышение надежности устройства.

Это достигается тем, что устройство для

определения остаточных напряжений в образце, содержащее основание с базовой плоскостью, каретку, установленную с возможностью перемещения и фиксации в направлении перпендикулярном базовой плоскости, подвес, закрепленный на каретке, размещенные на подвесе зажим для образца, измеритель деформации и микровинт и размещенную на базовой плоскости травильную ванну, снабжено стойкой, соединенной с основанием посредством шарнира, ось которого параллельна базовой плоскости, и установленной с возможностью фиксации перпендикулярно и параллельно базовой плоскости, установленным соосно микровинту штоком, один из торцев которого взаимосвязан с микровинтом, а другой жестко соединен с зажимом, подвеска выполнена в виде двух

элементов с пазами, первый из которых закреплен симметрично относительно каретки параллельно оси шарнира, а второй элемент и измеритель деформации закреплены на соответствующих концах первого

элемента перпендикулярно базовой плоскости симметрично относительно каретки, зажим выполнен в виде двух параллельных базовой плоскости губок, одна из которых жестко соединена с осью, а вторая выполнена с возможностью перемещения и фиксации относительно первой, в направлении перпендикулярном основанию, шток размещен на втором элементе перпендикулярно базовой плоскости, а каретка установлена

на стойке.

На фиг.1 изображен главный вид устройства; на фиг.2-4-соответственно разрезы А-А, Б-Б, В-В на фиг.1; на фиг.5 - перекомпоновка устройства, изображенного на фиг.1, для случая определения остаточных напряжений в кольцевых образцах (при горизонтальном изображении измерителя деформации).

Устройство содержит основание 1, выполненное в виде штатива, состоящего из жестко соединенных между собой плиты а, имеющей базовую плоскость, и перпендикулярного ей бруса б. Стойка 2 соединена с основанием 1 посредством шарнира 3, ось 4 которого параллельна базовой плоскости, и имеет возможность устанавливаться и фиксироваться перпендикулярно и параллельно данной плоскости.

На стойке 2 установлена каретка 5, которая имеет возможность перемещаться и фиксироваться в направлении, перпендикулярном базовой плоскости основания 1. Для этого в стойке выполнен паз призматического сечения (типа ласточкин хвост), в который входят направляющая 6 каретки 5, а перемещение обеспечивается реечной передачей, состоящей из зубчатой рейки 7, закрепленной на направляющей 6, в пазу верхней части стойки 2. Вращением зубчатого колеса 8 с помощью маховичков 10 обеспечивается перемещение каретки 5 в направлении, перпендикулярном базовой плоскости основания 1, и фиксация ее в требуемом положнии.

На каретке 5 размещен подвес, предназначенный для размещения и взаимной ориентации друг относительнго друга: быс- тросъемного зажима 11 образца 12, измерителя деформации 13 и микровинта 14. Подвес выполнен в виде двух элементов 15 и 16, первый из которых имеет паз и закреплен симметрично относительно каретки 5 и параллельно оси 4 шарнира 3, а второй элемент 16 и измеритель деформации 13 закреплены на соответствующих концах первого элемента 15 перпендикулярно базовой плоскости основания 1. Второй элемент 16 выполнен в виде профиля П-образного сечения, в нижней полке которого размещен шток 17 с шайбой 18, закрепленной на его верхнем торце. Между шайбой 18 и нижней полкой элемента 16 установлена пружина сжатия 19. На нижнем торце штока 17 закреплена опорная пластина 20 под быстросъемный зажим 11 образца 12, который выполнен в виде двух паралел- льных базовой плоскости основания 1 губок: верхней 21 и нижней 22. Верхняя губка 21 жестко соединена со штоком 17, а нижняя выполнена с возможностью перемещения и фиксации относительно верхней в

направлени, перпендикулярном базовой плоскости основания 1.

Для осуществления этого обе губки связаны шпилькой 23, на которой между ними

установлена пружина сжатия 24. Перемещение нижней губки 22 относительно верхней 21 осуществляется вращением гайки 25, а параллельность перемещения обеспечивается при этом направляющим штифтом 26.

Верхняя губка 21 быстросъемного зажима 11 через открытый паз надевается на шток 17, входит в углубление опорной пластины 20 и закрепляется на штоке 17 гайкой 27. От поворота шток 17 удерживается шпонкой

и элемент 15 имеют пазы, которые позволяют изменять положение измерителя деформации в горизонтальном и вертикальном направлениях в зависимости от размеров и формы исследуемого образца 12,

На базовой плоскости основания 1 установлена ванна 31 с раствором травления, в который помещается катод 32 и исследуемый образец - полоска 12 или кольцо 33. Раствор травления, катод 32, образец 12 или

33 и источник питания образуют электрохимическую ячейку, обеспечивающую анодное растворение поверхностных слоев образца.

Устройство работает следующим образом.

Стойка 2 поворачивается относительно оси 4 шарнира 3 (по стрелке на фиг.2) и фиксируется в положении параллельном базовой плоскости основании 1. В таком положении подвес с быстросъемным зажимом 11 для образца 12, измерителем деформации 13 и микровинтом 14 не будет находиться над ванной 31 с раствором травления. Вращением гайки 27 ослабляется крепление быстросъемного зажима 11. после чего он извлекается из направляющего углубления опорной пластины 20, закрепленной на штоке 17. Вращением гайки 25 перемещается нижняя губка 22 относительно верхней 21,

увеличивая зазор между ними до величины., достаточной для установки в него исследуемого образца-полоски 12. Надежное крепление образца обеспечивается затягиванием гайки 25 зажима 11.

Поверхности образца-полоски 12, не подлежащие травлению, а также поверхности зажима 11, погружаемые в электролит, защищаются слоем лака или воска. Затем быстросъемный зажим 11с образцом 12 вставляется в направляющее углубление опорной пластины 20, закрепленной на штоке 17 и закрепляется вращением гайки 27. Ослабив соответствующие гайки, перемещают вертикальный элемент 29 вдоль паза основного элемента 15 подвеса, а горизонтальный элемент 30 в свою очередь вдол.ь паза вертикального элемента 29 так, чтобы точка качания наконечника 34 измерительного стержня 35 измерителя деформации 13 приходилась по середине образца-полоски 12 на заданном расстоянии от его края.

Затем рукой переводят стойку 2 из положения параллельного базовой плоскости основания 1 в перпендикулярное к последней. Вращением микровинта 14 подводят образец 12 под наконечник 34 измерителя деформации 13 и устанавливают его в исходное положение, соответствующее середине диапазона измерений. После этого вращением маховичков 10 обеспечивается плавное перемещение каретки 5 до погружения образца 12 в раствор травления, залитый в ванну 31. После погружения образца в раствор травления вращением микровинта 14 производят установку нулевых показаний на цифровом табло измерителя деформации. После включения источника питания электрохимической ячейки осуществляется процесс травления поверхностных слоев образца, удаление которых вызывает деформации его оставшейся части. По известным значениям изменений деформаций образца по глубине удаленных слоев производится расчет оста- .точных напряжений.

После окончания процесса вращением маховичков 10 осуществляется перемещение каретки 5 вверх, при этом образец 12 извлекают из раствора травления. Стойку 2 переводят поворотом в положение параллельное базовой плоскости основания 1 и фиксируют в этом положении, микровинта 14 образец 12 отводят от наконечника 34 измерителя деформации 13. В этом положении снимают зажим 11с образцом путем отворачивания гайки 27, а затем извлекают и сам образец, вращая гайку 25 на увеличение зазора между верхней и нижней губками 21 и 22 зажима 11.

Данная конструкция устройства может быть использована и при определении остаточных напряжений в кольцевых образцах. В данном случае измеритель деформации

может быть расположен в горизонтальном положении. Конструктивные изменения в этом случае ограничиваются тем, что на левой консоли элемента 15с пазом дополнительно закрепляют вертикальный стержень 36, на котором в свою очередь крепится элемент 16 П-образного сечения, повернутый по сравнению с компоновкой для плоского образца, на 90°. На обоих краях

разреза кольцевого образца 33 закрепляют два удлинителя 37 и 38. Удлинитель 37 используется для закрепления кольцевого образца 33 в зажиме 11, а к удлинителю 38 подводят наконечник 34 измерителя деформации 14.

Предлагаемое устройство обладает упрощенной конструкцией, малыми габаритами и универсальностью, в значительной мере удовлетворяет требованиям переносного прибора, позволяет выполнять операции, связанные с закреплением и осмотром контролируемого образца, вне зоны раствора травления, что в совокупности обеспечивает повышение надежности его в работе.

Фрмула изобретения

Устройство для определения остаточных напряжений, содержащее основание с

базовой плоскостью, каретку, установленную с возможностью перемещения и фиксации в направлении, перпендикулярном базовой плоскости, подвес, закрепленный на каретке, размещенные на подвесе зажим

для образца, измеритель деформации и микровинт и размещенную на базовой плоскости травильную ванну, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно снабжено стойкой, соединенной с основанием посредством шарнира, ось которого параллельна базовой плоскости, и установленной с возможностью фиксации перпендикулярно и параллельно базовой плоскости, установленным соосно микровинту штоком, один из торцов которого взаимосвязан с микровинтом, а другой жестко соединен с зажимом, подвеска выполнена в виде двух элементов с пазами, первый из которых закреплен симметрично относительно каретки параллельно оси шарнира, а второй элемент и измеритель деформации закреплены на соответствующих концах первого элемента перпендикулярно базовбй плоскости симметрично относительно каретки, зажим выполнен в виде двух параллельных базовой плоскости губок, одна из которых жестко соединена с осью, а другая выполнена с возможностью перемещения и фиксации от- носительно первой в направлении, перпендикулярном основанию, шток размещен вой плоскости, а каретка установлена на на втором элементе перпендикулярно базо- стойке.

Фиг. 2

Б-Б

Фиг. 4

Фие.5