SU1679352A1 - Method of measuring residual stresses in surface layers of materials - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам неразрушающего контрол . Оно позвол ет в производственных услови х с высокой точностью и производительностью проконтролировать остаточные напр жени  0ост. Дл  этого фиксируетс  врем  окончани  обработки детали и в промежутке времени до стабильного окислени  материала детали Изобретение относитс  к методам неразрушагащего контрол  поверхностей металлических изделий в услови х производства и ремонта машин при проверке остаточных напр жений, возникающих в процессе механической обработки деталей. Целью изобретение  вл етс  повышение точности и производительности контрол . М а с э- р и аа , Х М е в чол  ао и м о х р в й. еовыполн етс  р д замеров контактной разности потенциалов UH с фиксацией интервалов времени Ati между окончанием обработки и измерени ми и с тем большим А г i, чем позже после обработки измер ютс  UKi, рассчитываетс  1-й критерий Комарова Э А. КГ1 и по тарировочному графику Км х f i(cr) определ етс  OOCT. При значительных колебани х температуры, влажности и состава атмосферы при измерени х UK| с целью уменьшени  ошибок рассчитываетс  2-й критерий Комарова Э.А. КГ2 и по тариро- иочному графику 2( (f ) определ етс  0Ьст Дл  исключени  расчетов Kri и Кг2 на полулогарифмическую сетку координат нанос т по оси абсцисс значени  An. а по оси ординат - соответствующие UKI. точки их пересечени  соедин ют пр мой и в ее пересечени х с осью ординат считывают значени  КГ1, а с осью абсцисс - In Ar0 и принимают Кг2 Кг1/1п Дг i С целью автоматического управлени  режимами обработки (К, i) измер етс  бесконтактно пр мо в процессе обработки детали, при этом датчик измерител  UK и станок электрически соединены. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. На чертеже представлена схема устройства дл  осуществлени  способа. Устройство содержит контролируемую деталь 1, миниатюрный накладной датчик 2 со стабилизированным измерительным электродом 3 (ИЭ), имеющим рэ- const, и предусилителем 4 посто нного напр жени  с 10 t2 Ом, электрометрический блок 5 с индикатором. (Л С ск VI чО ы сп N3 оежДThis invention relates to methods for non-destructive testing. It allows, under production conditions, to control residual stresses with high accuracy and performance. For this, the end time of the machining of the part is recorded and in the period before the stable oxidation of the material of the part. The invention relates to the methods of nondestructive control of the surfaces of metal products under the conditions of production and repair of machines when checking residual stresses arising during machining of parts. The aim of the invention is to improve the accuracy and performance of the control. M and with er and aa, X M e in chol ao and m o h r in th. A series of measurements of the contact potential difference UH is performed with fixing the time intervals Ati between the end of processing and measurements, and with that larger A g i, the UKi is measured later after the treatment, the 1st Komarov criterion E.A. KG1 is calculated and the calibration chart Km x fi (cr) is determined by OOCT. With significant fluctuations in temperature, humidity and atmospheric composition with measurements UK | in order to reduce errors, the 2nd criterion of Komarova E.A. CG2 and according to the tarot schedule 2 ((f) is determined by 0bst. To exclude calculations of Kri and Cg2, the semi-logar grid of coordinates is plotted along the abscissa axis, the values An. And the ordinate axis corresponds to the corresponding UKI. its intersections with the axis of ordinates read the values of КГ1, and with the axis of the abscissa - In Ar0 and take Cr2 Cr1 / 1p Dg i. For the purpose of automatic control of the processing modes (K, i), the sensor measures directly UK and the machine are electrically connected. 2 Cp f-crystals, 1 ill. H The drawing shows a diagram of a device for carrying out the method: The device comprises a test piece 1, a miniature overhead sensor 2 with a stabilized measuring electrode 3 (IE) having a re-const, and a constant voltage preamplifier 4 with 10 t2 Ohm, an electrometric unit 5 with an indicator. (L S ck VI CHO sn N3 WAIR

Description

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

После завершени  исследуемого воздействи  на деталь 1 (точение, шлифование) с фиксацией времени к контролируемому участку прикладывают датчик 2 с обеспеченном электрического контакта его корпуса с деталью 1. Возникша  контактна  разность потенциалов (КРП) между измерительным электродом 3 и поверхностью участка дета- ли 1 воспринимаетс  предусилителем 4 и измер етс  электромером 5. Затем датчик 2 удал етс  от детали 1 и через некоторое (зафиксированное) врем  вновь прикладываетс  к этому же участку детали.Upon completion of the studied exposure to the part 1 (turning, grinding) with a time latch, a sensor 2 is applied to the monitored section with secured electrical contact of its body with the part 1. The resulting potential potential difference between the measuring electrode 3 and the surface of the part 1 part is perceived preamplifier 4 and measured by an electrometer 5. Then sensor 2 moves away from part 1 and after some (fixed) time is again applied to the same part of the part.

При необходимости бесконтактных из- мероний КРП (От) датчик 2 располагаетс  на посто нном рассто нии от детали 1, а электрический контакт между ними осуществл етс  с помощью проводов (можно со станком, на котором установлена деталь). Одновременно могут контролироватьс  несколько участков детали с фиксацией времени измерений дл  каждого участка,If necessary, contactless PKD (From) measures, sensor 2 is located at a constant distance from part 1, and electrical contact between them is made using wires (possible with the machine on which the part is installed). At the same time, several parts of the part can be controlled with fixing the measurement time for each section

Способ осуществл ют следующим об- разом,The method is carried out as follows.

Фиксируетс  врем  завершени  механической обработки (или другого воздействи  на деталь, например, поверхностного пластического деформировани ) и в проме- жутко времени до стабильного окислени  материала детали выполн етс  несколько замеров КРП Uki с фиксацией интервалов времени AT, между обработкой и измерени ми , и с тем большими интервалами, чем позже выполн ютс  измерени , по формулеThe time of completion of the machining (or other impact on the part, for example, surface plastic deformation) is fixed and several measurements of ATC time intervals are held between processing and measurements, and with that at longer intervals than later measured by the formula

Кп CP

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

рассчитываетс  1-й критерий Э.А.Коча- рова и по тарировочному графику i(cr) определ етс  значение остаточных напр жении , где У- напр жени  в тарировочных образцах, изготовленных из материала кон- тролируемой детали,the first criterion of E.A. Kocharov is calculated and the calibration curve i (cr) is used to determine the value of the residual voltage, where the stress in the calibration samples made of the material of the controlled part,

В случае значительных изменений температуры , влажности и состава атмосферы в помещении за врем  между завершением обработки детали и измерени ми КРП по формулеIn the case of significant changes in temperature, humidity and atmospheric composition in the room during the time between the completion of part processing and the PKK measurements using the formula

nS(e™C;-UK;HSenAЈ;USUKUnS (e ™ C; -UK; HSenAЈ; USUKU

nSnS

()Ч еклс:)а() Ekles:) a

рассчитывают 2-й критерий Э.А.Комарова и по тарировочному графику (сг) определ ют значение остаточных напр жений ,Calculate the 2nd criterion E.A. Komarov and the calibration chart (cr) determine the value of the residual stresses,

5 10 155 10 15

20 20

25 25

30 3530 35

4040

45 45

50 50

5555

Дл  упрощени  КГ1 и Кг2 определ ют графически. На полулогарифмической сетке координат откладывают на оси абсцисс значение AriCr.e.lnATj), а по оси ординат - соответствующие UKI точки, их пересечени  соедин ют пр мой до пересечени  с ос ми 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.For simplicity, CG1 and Cr2 are determined graphically. On the semi-logarithmic coordinate grid, the value AriCr.e.lnATj is plotted on the abscissa axis), and the corresponding UKI points are plotted on the ordinate axis, their intersections are connected directly to the coordinate axes, the Kri-iko value is read to the intersection, at the intersection with the axis of the abscissa, the value of n is Ar and takes Kr2 UKo / In Ar0.

Врем  стабильного окислени  (врем , когда прекращаетс  рост толщины окисной пленки и перестает измен тьс  U«) металлов составл ет дл  алюмини  не менее 10 суг, а дл  меди не менее 1 ч. По экспериментальным данным окисление плоских шлифо- ванных образцов продолжалось дл  армко-железа не менее 1 мес, дл  стали ЗОХГСН А - менее 20 дн. При этом, чем больше интервал времени А г между обработкой и измерени ми 1)к, тем с меньшей точностью можег быть зафиксировано врем  окончани  обработки.The time of stable oxidation (the time when the growth of the thickness of the oxide film ceases and the change in U "ceases to change) of metals is not less than 10 sugs for aluminum and not less than 1 hour for copper. According to experimental data, the oxidation of flat polished samples continued for armored metal. iron for at least 1 month, for steel ZOHGSN A - less than 20 days. In this case, the longer the time interval А g between processing and measurement 1) k, the less accurate the time of completion of processing can be recorded.

Применение способа позвол ет оптимизировать режимы обработки деталей с целью обеспечени  их размерной стабильности в точном машино- и приборостроении , за счет уменьшени  релаксационных деформаций свести к минимуму вредное воздействие остаточных напр жений на напр женность и долговечность работы деталей , а также при необходимости навести максимальные остаточные напр жени , например , при упрочении поверхностным пластическим деформированием или при подготовке к нанесению покрытий. При бесконтактных методах измерени  КРП (ионизационный , конденсаторный) UKO можно измер ть в процессе обработки деталей, обеспечивал обратную св зь с режимами обработки. При этом фактически (Kri)j UKi.The application of the method allows to optimize the processing modes of parts in order to ensure their dimensional stability in precise machine building and instrument making, by reducing relaxation deformations, to minimize the harmful effects of residual stresses on the strength and durability of parts, as well as to impose maximum residual stresses for example, when reinforced by surface plastic deformation or in preparation for coating. With contactless methods of measuring the PKK (ionization, condenser) UKO can be measured during the processing of parts, provided feedback with processing modes. In this case, in fact (Kri) j UKi.

Claims (3)

1. Способ контрол  остаточных напр жений в поверхностном слои материалов, заключающийс  втом, что провод т измерени  физического параметра, по полученным данным суд т об остаточных напр жени х, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и производительности контрол , выбирают образцы из исследуемого материала, при различных приложенных напр жени х ( о } в исследуемом диапазоне а,удал ют оксидный слой с поверхности образцов и фиксируют моменты времени завершени  удалени  оксидного сло , на каждом образце выполн ют n замеров контактной разности потенциалов (1/кО с фиксацией интервалов времени ( AT i) между моментами завершени  удалени  оксидного сло  и измерени ми по формуле1. A method of monitoring residual stresses in the surface layers of materials, namely, that measurements of a physical parameter are carried out, according to the data obtained, residual stresses are judged, characterized in that, in order to improve the accuracy and performance of the control, samples are selected from material, at different applied voltages (o} in the test range a, remove the oxide layer from the surface of the samples and record the time of completion of the removal of the oxide layer, n samples of the final measurements are performed on each sample tact potential difference (1 / kO with fixation of time intervals (AT i) between the moments of completion of removal of the oxide layer and measurements using the formula KriKri . (2 Uk,)E ( Anfl-HlnArQglnun-U,.,) . nlpnAnf-cDinAn)2. (2 Uk,) E (Anfl-HlnArQglnun-U,.,). nlpnAnf-cDinAn) 2 рассчитывают первые критерию Комарова Э.А. и стро т тарировочный график зависимости Км f 1(0), затем на контролируемой детали повтор ют указанные операции , рассчитывают Км и по тарировочному графику определ ют значени  остаточных напр жений Тост .calculate the first criterion Komarova E.A. and build a calibration graph of Km f 1 (0), then the operations are repeated on the monitored part, Km is calculated and the values of residual stresses Toast are calculated using a calibration chart. 2. Способ по п.1,отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  вли ни  колебаний температуры, влажности и состава окружающей среды между моментами времени завершени  удалени  оксидного сло  и измерени ми UKi и в процессе самих изме К2. The method according to claim 1, characterized in that, in order to reduce the influence of fluctuations in temperature, humidity and the composition of the environment between the time points for the completion of the removal of the oxide layer and the measurements of UKi and during the measurement K itself «" 00 5five 00 рений, тарировочный график стро т в виде зависимости .(о) где Кг2 - второй критерий Комарова Э.А., рассчитанный по формулеrhenium, the calibration graph is constructed as a dependence. (a) where Kr2 is the second criterion of Komarov E.A. calculated by the formula nS(enuO;4JK;H enufr.U2Uict) hSien/tfOMsEnbfc;)4nS (enuO; 4JK; H enufr.U2Uict) hSien / tfOMsEnbfc;) 4 затем на контролируемой детали повтор ют вышеуказанные операции, рассчитывают Кг2 по тарировочному графику определ ют значение оъст.then, the above operations are repeated on the controlled part, Cr2 is calculated according to the calibration curve to determine the value of oist. 3. Способ по п. 1,отличающийс  тем, что, с целью автоматического управлени  режимами удалени  оксидного сло  путем известных видов обработки поверхности материала Uicr(Kri)i, измер ют бесконтактно непосредственно в процессе обработки детали.3. A method according to claim 1, characterized in that, in order to automatically control the removal modes of the oxide layer by means of known types of surface treatment of the material Uicr (Kri) i, they are measured non-contact directly during the processing of the part.