一种XRD曲面残余应力测试夹具的制作方法

本发明涉及应力测试辅助设备的领域，尤其是涉及一种xrd曲面残余应力测试夹具。

背景技术：

1、近年来，x射线残余应力检测技术发展迅速，在材料、物理、化学的领域广泛应用。其基本原理为：当试样中存在残余应力时，晶面间距将发生变化，发生布拉格衍射时，产生的衍射峰将随之移动，而且移动距离的大小与应力大小相关。样品装夹高低直接影响衍射峰位，从而影响应力检测结果。

2、现有的测试夹具可以参照公开号为cn114199433a的专利文献，上述专利文献公开了一种壁面残余应力测试夹具及其操作方法，通过z轴调节样品高度，中心通孔的外圆周壁上构造有滚花防滑结构来防止圆柱样品打滑，但无法实现管状样品不同部位残余应力的快速定位分析，且对于钢材等较大且较重的样品，在样品进行残余应力测试，样品台倾斜旋转过程中，样品在重力作用下滑动，影响测试结果。另一公开号为cn112720381a的专利文献供开了一种用于x射线残余应力测试的样品夹具，通过挡板、伸缩弹簧、螺杆结合，实现样品的装夹，但仍然无法实现样品不同部位残余应力的快速定位分析，且对于测试样品尺寸大小有较大限制，比如加工疲劳测试样品长度约120mm，受尺寸限制，无法分析机械加工后疲劳样品表面残余应力情况。

3、由于目前对于x射线残余应力检测仪器的部分设计要求没有明确统一标准，对于单一的应力测试需求，不同科研仪器单位也会因测试方法和设计要求研制出不同的操作平台和样品夹持装置。此外，由于应力测试样品的种类日益增加，外形尺寸不尽相同，现有的x射线残余应力测试用夹具在针对不同的测试样品(尤其是管材状样品、大型曲面试样等)时，难以快速的夹持、锁定分析区域、更换，且操作复杂繁琐，夹持精度也难以精确控制，从而严重影响测试的结果和效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于xrd曲面残余应力测试的夹具，可以精确、牢固固定测试样品位置以及快速方便对样品进行夹持和更换，同时便于准确地对样品测试位置及距离进行调节。

2、本技术提供的一种xrd曲面残余应力测试夹具采用如下的技术方案：

3、一种xrd曲面残余应力测试夹具，包括：

4、样品台，用于放置待测样品，所述样品台底壁设有第一齿条，所述样品台侧壁沿所述第一齿条的长度方向设有第一刻度尺，所述样品台上设有锁定组件，所述锁定组件用于固定待测样品；

5、平移组件，包括机箱及齿轮轴，所述机箱侧壁开有安装孔，所述齿轮轴穿设于所述安装孔内且与所述机箱转动连接，所述齿轮轴与所述第一齿条啮合，转动所述齿轮轴以驱动所述样品台水平移动，所述机箱上设有第一指针，所述安装孔周圈设有环状刻度，所述齿轮轴上设有第二指针，初始状态下，所述第一指针与所述第一刻度尺的零刻度线对齐，所述第二指针与所述环状刻度的零刻度线对齐，所述齿轮轴转动一周，所述样品台移动距离为所述第一刻度尺的一格；

6、升降组件，与所述机箱固定连接，用于驱动所述平移组件升降。

7、通过采用上述技术方案，设置锁定组件将待测样品固定于样品台上，在样品台下方依次设置平移组件与升降组件，使得样品台能够竖向升降还能在齿轮轴与第一齿条的啮合传动下水平移动，便于检测应力时调整待测样品的位置。

8、通过设置刻度尺、环状刻度、第一指针及第二指针，对平移组件进行改造，利用螺旋测微器的原理，初始状态下，使第一指针对准第一刻度尺的零刻度线，第二指针对准环状刻度的零刻度线，样品台水平移动时，第一指针、第二指针相对刻度尺运动，使平移组件具有测量水平位移长度的功能，从而能够更加准确地对测试样品的位置进行调节。

9、进一步的，所述平移组件包括竖向叠放的两组，分别为横移组件、纵移组件，所述横移组件与所述纵移组件滑动连接，所述纵移组件的机箱底部设有垂直于所述第一齿条的第二齿条，所述横移组件的齿轮轴与第二齿条啮合，所述纵移组件的机箱上沿所述第二齿条的长度方向设有第二刻度尺，所述横移组件与所述升降组件固定连接，所述纵移组件与所述样品台滑动连接。

10、通过采用上述技术方案，将平移组件设置两组，分别为横移组件、纵移组件，进而能使样品台在水平面内x方向与y方向自由移动，再配合升降组件，使得载有待测样品的样品台在三维方向均能全方位自由移动，拓展了位移的自由度。

11、进一步的，所述第一刻度尺与所述第二刻度尺两端各设有一个零刻度，初始状态下，所述齿轮轴位于所述第一齿条或所述第二齿条中央。

12、通过采用上述技术方案，初始状态下，使齿轮轴位于第一齿条或第二齿条中央，并在第一刻度尺及第二刻度尺两端各设一个零刻度，从而使样品台在x方向与y方向无论是正向移动还是反向移动均能进行位移测量。

13、进一步的，还包括电机，所述电机的输出端与所述齿轮轴同轴固定，所述电机用于驱动所述齿轮轴转动。

14、通过采用上述技术方案，电机驱动齿轮轴转动能够解放人力，减轻测量人员的工作量。

15、进一步的，所述齿轮轴两侧对称设有从动齿轮，所述从动齿轮与所述第一齿条啮合且与所述机箱转动连接。

16、通过采用上述技术方案，在齿轮轴两侧设置从动齿轮能够起到辅助支撑的作用，减轻齿轮轴的负荷。

17、进一步的，所述升降组件包括底座、啮合的蜗杆及蜗轮，所述蜗轮与所述底座转动连接，所述蜗轮轴向开有螺纹孔，所述螺纹孔内插设有丝杆，所述丝杆与所述蜗轮螺纹连接，所述丝杆顶端与所述机箱固定连接。

18、通过采用上述技术方案，蜗轮蜗杆及丝杆组成的升降组件具有自锁功能，能够利用螺纹自锁的原理，使样品台稳定位于所需高度。

19、进一步的，所述丝杆顶端设有扩大台，所述扩大台与所述丝杆固定连接，所述机箱朝向所述丝杆的一面开有与所述扩大台过盈配合的定位槽，初始状态下，所述机箱抵接于所述底座，所述机箱负重由所述底座承担。

20、通过采用上述技术方案，扩大台增大了接触面积，既能够避免应力集中损坏机箱，还能提高机箱的稳定性，以免机箱晃动干扰测量结果；初始状态由底座承担机箱负重能够使丝杆减负，丝杆仅在机箱升高状态下承受竖向荷载，从而能够有助于延长丝杆的使用寿命，避免丝杆持续承受负荷。

21、进一步的，所述锁定组件包括至少两根绑扎带及连接件，所述绑扎带一端与所述样品台固定连接，所述绑扎带另一端与所述连接件固定连接，所述连接件用于调节所述绑带长度并锁紧所述绑扎带。

22、通过采用上述技术方案，绑扎带能够根据待测样品的外轮廓形状贴合于待测样品表面，配合连接件调节绑扎带长度，锁紧待测样品，从而能够适用于不同形状、大小的待测样品，拓宽了设备的适用范围；而至少设置两根绑扎带能够从两端对待测样品进行捆绑，两根绑扎带之间形成约束面，从而提高捆绑的紧固程度，使待测样品不易脱落。

23、进一步的，所述绑扎带为可拆卸铰链，所述可拆卸铰链与所述样品台铰接固定，所述可拆卸铰链包括多个间隔交替相连的双头挂钩与连接环；

24、所述连接件包括两个拼接的母板及螺纹钉，所述母板上开有螺纹栓孔，所述螺纹钉穿设于所述两个母板的螺纹栓孔内以连接固定母板，其中一个所述母板上设有导向杆，另一个所述母板上开有供所述导向杆穿设的让位孔，所述导向杆与所述让位孔插接配合以使两个所述螺纹栓孔对齐。

25、通过采用上述技术方案，可拆卸铰链相比于其它柔性绳索，具有机械强度大、不易磨损断裂的优点，适用于实现尺寸较大、较重的样品残余应力的测试，而且可拆卸铰链表面凹凸不平，还能尽量减少样品打滑；多个双头挂钩与连接环交替相连，由于可拆卸铰链只承受拉力，工作状态下，相邻的双头挂钩与连接环相互张拉约束，捆绑越紧约束越强，从而稳定连接；而非工作状态下，双头挂钩与连接环之间失去约束，从而便于拆装，快速调节可拆卸铰链长度。

26、采用螺纹钉连接母板除了固定之外，还能在螺纹钉长度范围内调节绑扎带的紧固程度，两个母板距离越近则待测样品绑扎越紧；导向杆与让位孔插接配合能够使两个母板上的螺纹栓孔迅速对齐，以便安装螺纹钉。

27、进一步的，所述样品台顶面设有用于吸附待测样品的吸盘，所述绑扎带朝向待测样品的一侧设有防滑条，所述连接件包括外壳、卷轴及棘轮，所述棘轮固定安装于所述外壳内且与所述卷轴同轴设置，所述卷轴与所述外壳转动连接，所述绑扎带一端固定并卷绕在所述卷轴上，所述卷轴一端设有棘爪，所述棘爪与所述棘轮啮合时，所述卷轴能够单向转动以收紧所述绑扎带；

28、所述卷轴沿轴向开有滑槽，所述棘爪滑动连接于所述滑槽内，所述棘爪与所述外壳之间连接有弹性件，所述外壳外部设有与所述棘爪固定连接的曲柄。

29、通过采用上述技术方案，吸盘与待测样品吸附固定能够使待测样品更加稳定，以防产生位移；日常状态下棘爪与棘轮啮合，转动曲柄能够使卷轴单向转动，从而能够调整绑扎带的长度，使绑扎带锁紧待测样品；拉动曲柄能够使棘爪滑动与棘轮脱离啮合，此时卷轴能够双向转动对绑扎带进行放卷或收卷，松手后在弹性件作用下棘爪复位与棘轮啮合。

30、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

31、1.通过齿轮轴与第一齿条、第二齿条的啮合传动，并设置刻度，将平移组件改造成具有位移长度测量功能的移动装置，能够更加准确地对测试样品的位置进行调节；另外，横移组件、纵移组件与升降组件进行配合，使样品台在三维方向均能全方位自由移动，拓展了待测样品的移动范围，有利于快速精确锁定样品残余应力测试分析区域。

32、2.由可拆卸铰链与连接件组成的锁定组件，利用铰链只能传递拉力而无法传递压力的特性，在张拉状态下能够锁紧待测样品，样品台倾斜时，测试样品不打滑，不掉落松动，从而保证测试区域不偏移；非受拉状态下，双头挂钩与连接环解除约束，便于在更换不同的待测样品时，快速拆装以便调节可拆卸铰链的长度。

33、3.初始状态下，使机箱抵接于底座，由底座承担机箱负重，能够使丝杆减负，丝杆仅在机箱升高状态下承受竖向荷载，从而能够有助于延长丝杆的使用寿命，避免丝杆持续承受负荷。