Устройство для измерения остаточных напряжений плоских и кольцевых образцов Советский патент 1982 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения остаточных напряжений в поверхностном слое образца при непрерывном травлении.

Известно устройство для измерения остаточных напряжений, содержащее травильную ванну, приспособление дл-я крепления образца, датчики деформации, размещенные на рабочем и компенсационном образце. Датчики включены в измерительный мост ClJ.

Недостатком этого устройства является то, что для каждого образца требуетсятензорезистор, тщательно наклеенный и изолированный от воздействия сцгрессивной среды.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае юму результату является устройство для измерения остаточных напряжений плоских и кольцевых образцов, содержащее травильную ванну, механизм передачи деформаций и связанный с ним регистратор. Механизм передачи деформации выполнен в виде наконечника, контактирующего с образцом и связанного посредством системы рычагов и регистратором, который выполнен в виде индуктивного датчика Г2.

Однако у известного устройства недостаточная точность измерений изза несовершенства применяемой для передачи деформации образца к регистратору механической системы, необеспечивающей свободного поворота концевых сечений образцов, вызывает дополнительную деформацию образцов и также вносит погрешность в измерения. Кроме того, это устройство не дает возможности контролировать толщину травленного слоя в процессе травления.

Цель изобретения - повьошение точгности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения остаточных напряжений плоских и кольцевых образцов, содержащем травильную ванну, механизм передачи деформаций и связанный с ним регистратор, механизм передачи деформаций выполнен в виде двухъярусных подвесок, камады:. ярус которых представляет собой 6,v лочку равного сопротивления с наклеенныГФ на ней с двух сторон тензорегистраторами,концы балочек верхнего яруса каждой подвески связаны с помощью

нерастяжимых нитей с центрами балочек нижнего яруса соответствующей подвески, а концы балочек нижнего яруса подвесок предназначены для.подвешивания с помощью нерастяжимых нитей соответственно рабочего и компенсационного образцов, регистратор выполнен в виде трехканального автоматического потенциометра, ксшдый канал которого включает мостовую схему, верхний тензорезистор верхнего яруса первой подвески включен в плечо мостовой схемы первого канала, ,нижний тензорезистор верхнего яруса первой подвески и верхний тензорезистор нижнего яруса первой подвески включены последовательно в одно плечо мостовой схемы второго канала, а верхний тензорезистор верхнего яруса первой подвески и нижний тензорезистор верхнего яруса второй подвески вместе с нижним тензорезистором нижнего яруса первой подвески и верхним тензорезнстором нижнего яруса второй подвески включены последовательно в одно плечо мостовой схе мы третьего кангша.

На чертеже представлена схема описываемого устройства.

Устройство содержит травильную ванну 1, механизм 2 передачи деформации и регистратор 3. Механизм передачи деформа11;ии выполнен в виде двух двухъярусных подвесок 4 и 5, каждый ярус 6-9 которых представляет собой балочку равного сопропгивления с наклеенными на ней с двух сторон тензорезисторами 10-15, концы балочек верхнего яруса 7 и 9 каждой подвески 4 и 5 связаны с помощью нерастяжимых нитей 17 с центрами балочек нижних ярусов б и 8 подвесок 4 и 5. Концы балочек нижних ярусов 6 и 8 предназначены дляподвешивания с помощью нерастяжимых нитей 17 соответственно рабочего образца 18 и компенсационного образца 19. Регистрирующее приспособление.3 выполнено в виде трехканального автоматическог потенциометра, каждый канал 20-22 которого включает мостовые схемы 2325 соответственно. Верхний тензорезистор 10 верхнего яруса 7 подвески 4 включен в плечо мостовой схемы 23 первого канала 20, нижний тензорезистор 11 верхнего яруса 7 подвески 4 и верхний тензорезистор 12 нижнего яруса б подвески 4 включены последовательно в одно плечо мостовой схемы 24, а верхний тензорезистор 13 верхнего яруса 7 подвески 4, гензорезистор 14 подвески 4, тензорезистор 15 верхнего яруса 9 подвески .5 и тензорезистор 1 нижнего яруса 8 подвески 5 включены последовательно в одно плечо мостовой схемы 2 канала 22. ,

Устройство работает следующим образом.

Образцы 18 и 19 одновременно полностью погружают в травильную ван;- ну 1, и включают регистратор 3. Травлению подвергаются упрочненная грань рабочего образца и соответствующая грань у компенсационного.

Принцип действия устройства основан на взвешивании образцов 18 и 19 в процессе его травления при помощи двухъярусных подвесок 4 и 5. Тензорезисторы, наклеенные на балочки верхних ярусов 7 и 9 подвесок 4 и5, фиксируют изменение веса образцов 18 и 19/ а тензорезисторы, наклеенные на балочки нижних ярусов 6 и 8, кроме изменения веса фиксируют изменение зазора между концевыми сечениями образцов.По мере травления образцов прогибы всех балочек подвесок 4 и 5 изменяются, вызывая пропорциойальные изменения сопротивлений тензорезисторов 10-16, фиксируемые регистратором 3. Причем, тензорезисторы, наклеенные напротивоположных сторонах каждой балочки, вырабатывают сигналы, равные по величине, но противоположные по знаку.

При помощи самописца (на чертеже не показан) непрерывно записываются временные зависимости следующих параметров: первый канал 20 произвог дит измерение толщины стравленного слоя, второй кансШ 21 - соответствующее- изменения зазора между концевыми сечениями образцов, третий канал 22 - уточненное значение величины зазора между концевыми сечениями образцов.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает возможности непрерывного замера параметров, полностью характерирующих величину и глубину распределения остаточных напряхсений после упрочнения. Устройство предназначено для многократного использования, что повышает качество и эффективность испытаний, выгодно экономически.

Формула изобретения

Устройство для измерения остаточных напряжений плоских и кольцевых образцов, содержащее травильную ванну, механизм передачи деформаций и связанный с ним регистратор, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, механизм передачи деформаций выполнен в виде двух двухъярусных подвесок, каждый ярус которых представляет собой балочку равного сопротивлеН1 я с наклеенными на ней с двух сторон тензорезисторами,(КОНЦЫ балочек верхнего яруса каждой подвески связа