矩陣式壓痕法應力分布測試裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種測試設備，具體是一種矩陣式壓痕法應力分布測試裝置。
【背景技術】
[0002]金屬材料的殘余應力問題存在于社會生活和工業生產中的方方面面，大到關乎國家安全的軍事領域，小至老百姓的日常生活用品，因此越來越受到廣大科技工作者的關注。在工業生產中，殘余應力問題是非常突出的。在工作溫度、工作介質及殘余應力的共同作用下，一方面產品或工件會降低強度，使工件在制造時產生變形和開裂等工藝缺陷；另一方面又會在制造后的自然釋放過程中使工件的尺寸發生變化，或者使其疲勞強度、應力腐蝕等力學性能降低。因此，殘余應力測量技術的研究，對于確保產品質量或工件的安全性和可靠性有著非常重要的意義。
[0003]壓痕法是一種常用的殘余應力測試方法，相關國家試驗標準為GB24179-2009。在工件待測點中心放置直徑較小的硬質鋼球，通過沖擊或靜壓的方法施加沖擊功W或靜壓力P，使其在工件面產生一球冠形的壓痕，在壓痕周圍產生一定的應力場。在該應力場中某點的應力僅與鋼球的直徑D、靜壓力P或沖擊吸收功W及該點距力作用中心的距離R有關。應力場Fl將影響鋼板中原有應力場F0，引起應力場的重新分布，并在彈性區內產生應力的疊加，形成應力場F2。應力場F2形成過程將在壓痕周圍引起一定的應變增量，該應變增量與初始應力狀態密切相關。因此可以建立初始應力場FO與應變增量的相互關系，通過壓痕形成過程應變增量的測量來確定鋼板中的殘余應力，這是壓痕法的基本理念。
[0004]根據國家試驗標準，GB24179-2009中推薦的壓痕法應力測量裝置，在實際測量過程中，對中過程首先需要反復移動測量裝置進行初調，以保證應變片處于裝置的正中位置。而后，需要反復微調使壓頭準確對正應變片的定位圈。而常規應變片上的定位圈在測量裝置的遮蔽下光線不足，使得定位非常困難。即便用手電筒從側面照射應變片，也只能使應變片上一片亮光，定位圈與應變片上的分辨率較低，在用顯微鏡進行定位時仍較困難。
[0005]另外，在進行產品應力分布測試時，一般要求測試的點位較多，如果采用傳統的傳統壓痕設備進行測量，則需要對每個點位逐一進行定位，打磨，黏貼應變片，焊接，測試等諸多工序。測試過程繁瑣，效率低下，并且，各測試點間的定位精確性以及實驗前處理的一致性都難以保證，使得最終的應力分布結果的精確度大打折扣。
【發明內容】
[0006]本實用新型的目的在于設計一種能在保證測試精度的前提下，大幅提高工作效率和準確性、解決現場應力測試定位難、壓頭應力影響等問題的矩陣式壓痕法應力分布測試
目.ο
[0007]為達到上述目的，本實用新型設計的矩陣式壓痕法應力分布測試裝置，包括機架，其特殊之處在于:所述機架上設有按aXb陣列布置的多個子壓痕制造裝置，其中a、b為大于I的正整數；所述子壓痕制造裝置包括豎直安裝在機架上的外殼，所述外殼內設有與其內壁滑動連接的上打擊體和下打擊體，所述上打擊體頂面設有穿出外殼頂部的手柄，所述下打擊體的一端穿出所述外殼底部并設有鋼球。
[0008]進一步地，任意相鄰兩行子壓痕制造裝置的間距Dx相等，任意相鄰兩列子壓痕制造裝置的間距Dy相等。
[0009]再進一步地，所述Dx = f*Dy，其中f取0.25或0.5或I。X方向為重點應力測試方向(例如鋼材的乳向)。X方向應力關心程度遠高于Y方向時，f取0.25，X方向應力與Y方向應力同樣關心時取f = 1
[0010]進一步地，所述機架上表面設有定位塊，所述定位塊套設在所述外殼是外壁上。這樣，通過對定位塊內孔的精加工來保證各個子壓痕制造裝置的垂直度。
[0011]進一步地，所述子壓痕制造裝置還包括保險銷；所述手柄頸部設有多個徑向的銷孔，多個所述銷孔沿手柄軸向布置；所述保險銷可插入所述銷孔中，這樣，通過保險銷插入不同高度的銷孔來控制上打擊體的打擊力。
[0012]進一步地，所述外殼內設有多個對稱布置的彈簧，所述彈簧一端與外殼頂部抵接，所述彈簧另一端與所述上打擊體頂面抵接。這樣，可以通過壓縮彈簧來增大上打擊體的打擊力O
[0013]進一步地，所述外殼下部外壁設有磁性基座，所述鋼球穿出所述磁性基座底面。這樣，通過磁性基座吸附在試樣上，不僅起到支撐作用，并且增強了打擊的穩定性。
[0014]本實用新型的有益效果是:多個間距均勻一致的子壓痕制造裝置，其各打擊點與列陣式應變片的各定位孔保持一致，從根本上保證了定位的精準性；應變片也可采用本實用新型子壓痕制造在的陣列方式，因此各個被測點的測試前處理完全一致，測試精度提高，并且免除了反復移動測量裝置，反復對焦的繁瑣步驟；上下分離式打擊體的設計能夠使壓痕制造過程更加穩定；在進行多點應力分布測試時，本實用新型只需進行一次打磨、黏貼、定位工序，實驗效率大幅提尚。
【附圖說明】
[0015]圖1為一種矩陣式壓痕法應力分布測試裝置的主視結構示意圖；
[0016]圖2為圖1所示測試裝置的部分俯視結構示意圖；
[0017]圖3為圖1所示測試裝置中子壓痕制造裝置的結構示意圖；
[0018]圖4為圖3的左視結構示意圖；
[0019]圖中:機架1、子壓痕制造裝置2、外殼3、上打擊體4、下打擊體5、手柄6、鋼球7、彈簧8、保險銷9、銷孔10、磁性基座11、定位塊12。
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細描述。
[0021]如圖1和圖2所示的矩陣式壓痕法應力分布測試裝置，包括機架1，所述機架I上設有按aXb陣列布置的多個子壓痕制造裝置2，其中a、b為大于I的正整數；任意相鄰兩行子壓痕制造裝置2的間距Dx相等，任意相鄰兩列子壓痕制造裝置2的間距Dy相等，優選的，所述Dx = f.Dy，其中f取0.25或0.5或I。其中，X方向為重點應力測試方向(例如鋼材的乳向)，X方向應力關心程度遠高于Y方向時，f取0.25，X方向應力與Y方向應力同樣關心時取f = I。
[0022]如圖1、圖3和圖4所示，所述子壓痕制造裝置2包括豎直安裝在機架I上外殼3，所述外殼3內設有與其內壁滑動連接的上打擊體4和下打擊體5，所述上打擊體4頂面設有穿出外殼3頂部的手柄6，所述下打擊體5的一端穿出所述外殼3底部并設有鋼球7 ;優選的，所述外殼3內設有多個對稱布置的彈簧8，本例中為兩個，所述彈簧8 一端與外殼3頂部抵接，所述彈簧8另一端與所述上打擊體4頂面抵接，這樣，可以通過壓縮彈簧來增大上打擊體的打擊力；所述子壓痕制造裝置2還包括保險銷9 ;所述手柄6頸部設有多個徑向的銷孔10，多個所述銷孔10沿手柄6軸向布置，本例中，設有三個銷孔10，從上至下對應的將打擊力度分為一級、二級和三級，一級打擊力度最小，三級打擊力度最大，可根據試樣的實際需要，將所述保險銷9插入代表不同級別的銷孔10中，這樣，通過保險銷9插入不同高度的銷孔10來控制上打擊體的打擊力。
[0023]進一步地，所述外殼3下部外壁設有磁性基座11，所述鋼球7穿出所述磁性基座11底面，磁性基座11的磁力可通過旋鈕進行開關，定位完成后再打開磁性基座11的磁力，使各子壓痕制造裝置2吸附于試樣對應的位置上，不僅起到支撐作用，并且增強了打擊的穩定性。
[0024]再如圖1所示，作為優選方案，所述機架I上表面設有定位塊12，所述定位塊12套設在所述外殼3的外壁上，這樣，通過對定位塊12內孔的精加工來保證各個子壓痕制造裝置2的垂直度。
【主權項】
1.一種矩陣式壓痕法應力分布測試裝置，包括機架(I)，其特征在于:所述機架(I)上設有按aXb陣列布置的多個子壓痕制造裝置(2)，其中a、b為大于I的正整數；所述子壓痕制造裝置(2)包括豎直安裝在機架(I)上的外殼(3)，所述外殼(3)內設有與所述外殼(3)內壁滑動連接的上打擊體(4)和下打擊體(5)，所述上打擊體(4)頂面設有穿出外殼(3)頂部的手柄￠)，所述下打擊體(5)的一端穿出所述外殼(3)底部并設有鋼球(7)。2.根據權利要求1所述的矩陣式壓痕法應力分布測試裝置，其特征在于:任意相鄰兩行子壓痕制造裝置(2)的間距Dx相等，任意相鄰兩列子壓痕制造裝置(2)的間距Dy相等。3.根據權利要求2所述的矩陣式壓痕法應力分布測試裝置，其特征在于:所述Dx=f.Dy，其中f取0.25或0.5或I。4.根據權利要求1所述的矩陣式壓痕法應力分布測試裝置，其特征在于:所述機架(I)上表面設有定位塊(12)，所述定位塊(12)套設在所述外殼(3)的外壁上。5.根據權利要求1所述的矩陣式壓痕法應力分布測試裝置，其特征在于:所述子壓痕制造裝置(2)還包括保險銷(9);所述手柄(6)頸部設有多個徑向的銷孔(10)，多個所述銷孔(10)沿手柄(6)軸向布置；所述保險銷(9)可插入所述銷孔(10)中。6.根據權利要求1所述的矩陣式壓痕法應力分布測試裝置，其特征在于:所述外殼(3)內設有多個對稱布置的彈簧(8)，所述彈簧(8) —端與外殼(3)頂部抵接，所述彈簧(8)另一端與所述上打擊體(4)頂面抵接。7.根據權利要求1所述的矩陣式壓痕法應力分布測試裝置，其特征在于:所述外殼(3)下部外壁設有磁性基座(11)，所述鋼球(7)穿出所述磁性基座(11)底面。
【專利摘要】本實用新型公開一種矩陣式壓痕法應力分布測試裝置，包括機架，機架上設有按a×b陣列布置的多個子壓痕制造裝置，其中a、b為大于1的正整數；子壓痕制造裝置包括豎直安裝在機架上的外殼，外殼內設有與其滑動連接的上打擊體和下打擊體，上打擊體頂面設有穿出外殼頂部的手柄，下打擊體的一端設有鋼球并穿出外殼底部。多個間距均勻一致的子壓痕制造裝置，其各打擊點與列陣式應變片的各定位孔保持一致，從根本上保證了定位的精準性；上下分離式打擊體的設計能夠使壓痕制造過程更加穩定；在進行多點應力分布測試時，本實用新型只需進行一次打磨、黏貼、定位工序，實驗效率大幅提高。
【IPC分類】G01N3/00, G01L1/00
【公開號】CN204855050
【申請號】CN201520651029
【發明人】薛歡, 彭文杰, 葛銳, 杜麗影, 劉冬, 余立, 嚴龍, 朱琳娜
【申請人】武漢鋼鐵(集團)公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月26日