矩阵式压痕法应力分布测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种测试设备，具体是一种矩阵式压痕法应力分布测试装置。
【背景技术】
[0002]金属材料的残余应力问题存在于社会生活和工业生产中的方方面面，大到关乎国家安全的军事领域，小至老百姓的日常生活用品，因此越来越受到广大科技工作者的关注。在工业生产中，残余应力问题是非常突出的。在工作温度、工作介质及残余应力的共同作用下，一方面产品或工件会降低强度，使工件在制造时产生变形和开裂等工艺缺陷；另一方面又会在制造后的自然释放过程中使工件的尺寸发生变化，或者使其疲劳强度、应力腐蚀等力学性能降低。因此，残余应力测量技术的研究，对于确保产品质量或工件的安全性和可靠性有着非常重要的意义。
[0003]压痕法是一种常用的残余应力测试方法，相关国家试验标准为GB24179-2009。在工件待测点中心放置直径较小的硬质钢球，通过冲击或静压的方法施加冲击功W或静压力P，使其在工件面产生一球冠形的压痕，在压痕周围产生一定的应力场。在该应力场中某点的应力仅与钢球的直径D、静压力P或冲击吸收功W及该点距力作用中心的距离R有关。应力场Fl将影响钢板中原有应力场F0，引起应力场的重新分布，并在弹性区内产生应力的叠加，形成应力场F2。应力场F2形成过程将在压痕周围引起一定的应变增量，该应变增量与初始应力状态密切相关。因此可以建立初始应力场FO与应变增量的相互关系，通过压痕形成过程应变增量的测量来确定钢板中的残余应力，这是压痕法的基本理念。
[0004]根据国家试验标准，GB24179-2009中推荐的压痕法应力测量装置，在实际测量过程中，对中过程首先需要反复移动测量装置进行初调，以保证应变片处于装置的正中位置。而后，需要反复微调使压头准确对正应变片的定位圈。而常规应变片上的定位圈在测量装置的遮蔽下光线不足，使得定位非常困难。即便用手电筒从侧面照射应变片，也只能使应变片上一片亮光，定位圈与应变片上的分辨率较低，在用显微镜进行定位时仍较困难。
[0005]另外，在进行产品应力分布测试时，一般要求测试的点位较多，如果采用传统的传统压痕设备进行测量，则需要对每个点位逐一进行定位，打磨，黏贴应变片，焊接，测试等诸多工序。测试过程繁琐，效率低下，并且，各测试点间的定位精确性以及实验前处理的一致性都难以保证，使得最终的应力分布结果的精确度大打折扣。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于设计一种能在保证测试精度的前提下，大幅提高工作效率和准确性、解决现场应力测试定位难、压头应力影响等问题的矩阵式压痕法应力分布测试
目.ο
[0007]为达到上述目的，本实用新型设计的矩阵式压痕法应力分布测试装置，包括机架，其特殊之处在于:所述机架上设有按aXb阵列布置的多个子压痕制造装置，其中a、b为大于I的正整数；所述子压痕制造装置包括竖直安装在机架上的外壳，所述外壳内设有与其内壁滑动连接的上打击体和下打击体，所述上打击体顶面设有穿出外壳顶部的手柄，所述下打击体的一端穿出所述外壳底部并设有钢球。
[0008]进一步地，任意相邻两行子压痕制造装置的间距Dx相等，任意相邻两列子压痕制造装置的间距Dy相等。
[0009]再进一步地，所述Dx = f*Dy，其中f取0.25或0.5或I。X方向为重点应力测试方向(例如钢材的乳向)。X方向应力关心程度远高于Y方向时，f取0.25，X方向应力与Y方向应力同样关心时取f = 1
[0010]进一步地，所述机架上表面设有定位块，所述定位块套设在所述外壳是外壁上。这样，通过对定位块内孔的精加工来保证各个子压痕制造装置的垂直度。
[0011]进一步地，所述子压痕制造装置还包括保险销；所述手柄颈部设有多个径向的销孔，多个所述销孔沿手柄轴向布置；所述保险销可插入所述销孔中，这样，通过保险销插入不同高度的销孔来控制上打击体的打击力。
[0012]进一步地，所述外壳内设有多个对称布置的弹簧，所述弹簧一端与外壳顶部抵接，所述弹簧另一端与所述上打击体顶面抵接。这样，可以通过压缩弹簧来增大上打击体的打击力O
[0013]进一步地，所述外壳下部外壁设有磁性基座，所述钢球穿出所述磁性基座底面。这样，通过磁性基座吸附在试样上，不仅起到支撑作用，并且增强了打击的稳定性。
[0014]本实用新型的有益效果是:多个间距均匀一致的子压痕制造装置，其各打击点与列阵式应变片的各定位孔保持一致，从根本上保证了定位的精准性；应变片也可采用本实用新型子压痕制造在的阵列方式，因此各个被测点的测试前处理完全一致，测试精度提高，并且免除了反复移动测量装置，反复对焦的繁琐步骤；上下分离式打击体的设计能够使压痕制造过程更加稳定；在进行多点应力分布测试时，本实用新型只需进行一次打磨、黏贴、定位工序，实验效率大幅提尚。
【附图说明】
[0015]图1为一种矩阵式压痕法应力分布测试装置的主视结构示意图；
[0016]图2为图1所示测试装置的部分俯视结构示意图；
[0017]图3为图1所示测试装置中子压痕制造装置的结构示意图；
[0018]图4为图3的左视结构示意图；
[0019]图中:机架1、子压痕制造装置2、外壳3、上打击体4、下打击体5、手柄6、钢球7、弹簧8、保险销9、销孔10、磁性基座11、定位块12。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
[0021]如图1和图2所示的矩阵式压痕法应力分布测试装置，包括机架1，所述机架I上设有按aXb阵列布置的多个子压痕制造装置2，其中a、b为大于I的正整数；任意相邻两行子压痕制造装置2的间距Dx相等，任意相邻两列子压痕制造装置2的间距Dy相等，优选的，所述Dx = f.Dy，其中f取0.25或0.5或I。其中，X方向为重点应力测试方向(例如钢材的乳向)，X方向应力关心程度远高于Y方向时，f取0.25，X方向应力与Y方向应力同样关心时取f = I。
[0022]如图1、图3和图4所示，所述子压痕制造装置2包括竖直安装在机架I上外壳3，所述外壳3内设有与其内壁滑动连接的上打击体4和下打击体5，所述上打击体4顶面设有穿出外壳3顶部的手柄6，所述下打击体5的一端穿出所述外壳3底部并设有钢球7 ;优选的，所述外壳3内设有多个对称布置的弹簧8，本例中为两个，所述弹簧8 一端与外壳3顶部抵接，所述弹簧8另一端与所述上打击体4顶面抵接，这样，可以通过压缩弹簧来增大上打击体的打击力；所述子压痕制造装置2还包括保险销9 ;所述手柄6颈部设有多个径向的销孔10，多个所述销孔10沿手柄6轴向布置，本例中，设有三个销孔10，从上至下对应的将打击力度分为一级、二级和三级，一级打击力度最小，三级打击力度最大，可根据试样的实际需要，将所述保险销9插入代表不同级别的销孔10中，这样，通过保险销9插入不同高度的销孔10来控制上打击体的打击力。
[0023]进一步地，所述外壳3下部外壁设有磁性基座11，所述钢球7穿出所述磁性基座11底面，磁性基座11的磁力可通过旋钮进行开关，定位完成后再打开磁性基座11的磁力，使各子压痕制造装置2吸附于试样对应的位置上，不仅起到支撑作用，并且增强了打击的稳定性。
[0024]再如图1所示，作为优选方案，所述机架I上表面设有定位块12，所述定位块12套设在所述外壳3的外壁上，这样，通过对定位块12内孔的精加工来保证各个子压痕制造装置2的垂直度。
【主权项】
1.一种矩阵式压痕法应力分布测试装置，包括机架(I)，其特征在于:所述机架(I)上设有按aXb阵列布置的多个子压痕制造装置(2)，其中a、b为大于I的正整数；所述子压痕制造装置(2)包括竖直安装在机架(I)上的外壳(3)，所述外壳(3)内设有与所述外壳(3)内壁滑动连接的上打击体(4)和下打击体(5)，所述上打击体(4)顶面设有穿出外壳(3)顶部的手柄￠)，所述下打击体(5)的一端穿出所述外壳(3)底部并设有钢球(7)。2.根据权利要求1所述的矩阵式压痕法应力分布测试装置，其特征在于:任意相邻两行子压痕制造装置(2)的间距Dx相等，任意相邻两列子压痕制造装置(2)的间距Dy相等。3.根据权利要求2所述的矩阵式压痕法应力分布测试装置，其特征在于:所述Dx=f.Dy，其中f取0.25或0.5或I。4.根据权利要求1所述的矩阵式压痕法应力分布测试装置，其特征在于:所述机架(I)上表面设有定位块(12)，所述定位块(12)套设在所述外壳(3)的外壁上。5.根据权利要求1所述的矩阵式压痕法应力分布测试装置，其特征在于:所述子压痕制造装置(2)还包括保险销(9);所述手柄(6)颈部设有多个径向的销孔(10)，多个所述销孔(10)沿手柄(6)轴向布置；所述保险销(9)可插入所述销孔(10)中。6.根据权利要求1所述的矩阵式压痕法应力分布测试装置，其特征在于:所述外壳(3)内设有多个对称布置的弹簧(8)，所述弹簧(8) —端与外壳(3)顶部抵接，所述弹簧(8)另一端与所述上打击体(4)顶面抵接。7.根据权利要求1所述的矩阵式压痕法应力分布测试装置，其特征在于:所述外壳(3)下部外壁设有磁性基座(11)，所述钢球(7)穿出所述磁性基座(11)底面。
【专利摘要】本实用新型公开一种矩阵式压痕法应力分布测试装置，包括机架，机架上设有按a×b阵列布置的多个子压痕制造装置，其中a、b为大于1的正整数；子压痕制造装置包括竖直安装在机架上的外壳，外壳内设有与其滑动连接的上打击体和下打击体，上打击体顶面设有穿出外壳顶部的手柄，下打击体的一端设有钢球并穿出外壳底部。多个间距均匀一致的子压痕制造装置，其各打击点与列阵式应变片的各定位孔保持一致，从根本上保证了定位的精准性；上下分离式打击体的设计能够使压痕制造过程更加稳定；在进行多点应力分布测试时，本实用新型只需进行一次打磨、黏贴、定位工序，实验效率大幅提高。
【IPC分类】G01N3/00, G01L1/00
【公开号】CN204855050
【申请号】CN201520651029
【发明人】薛欢, 彭文杰, 葛锐, 杜丽影, 刘冬, 余立, 严龙, 朱琳娜
【申请人】武汉钢铁(集团)公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月26日