盲孔法測量殘余應(yīng)力鉆孔裝置

使用說明書

盲孔法殘余應(yīng)力測量步驟：

1.箔式應(yīng)變花粘貼于被測工件表面。

2.應(yīng)變花各個(gè)應(yīng)變片連接到應(yīng)力測量儀上并調(diào)零。

3.鉆具安裝固定于工件上對(duì)準(zhǔn)應(yīng)變花中心。

4.鉆孔。

5.測讀釋放應(yīng)變。

6.打印或計(jì)算殘余應(yīng)力。

主要技術(shù)指標(biāo)：

 對(duì)中精度： ±0.025mm

  鉆孔直徑：1.5－3.0mm

   鉆孔深度：0－2.0mm

一、計(jì)算公式

盲孔法測量殘余應(yīng)力的原理是，采用特制的箔式應(yīng)變花粘貼在被測工件表面，其各個(gè)應(yīng)變片和參考軸方向如圖1所示，在應(yīng)變花中心鉆一小孔，通常孔徑1.5mm～3mm，孔深1.5mm～3mm，鉆孔引起局部應(yīng)力釋放，從而產(chǎn)生釋放應(yīng)變，由應(yīng)變花連接到應(yīng)力測量儀測量出釋放應(yīng)變，通過公式（1）就可以計(jì)算出孔深范圍內(nèi)的平均殘余應(yīng)力大小和方向。

ε₁、ε₂ 、ε_{3   ————}  應(yīng)變花三個(gè)單元釋放應(yīng)變，單位με；

σ₁ 、σ_{2 ————} 殘余應(yīng)力zui大、zui小主應(yīng)力，單位MPa；

θ—— σ₁與ε₁方向的夾角，順時(shí)針取向，如果ε₃≥ε₁，        θ=θ，如果ε₃＜ε₁，θ=θ+90°；

E，A，B —— 材料彈性模量和釋放系數(shù)。

A、B釋放系數(shù)與孔徑、孔深、應(yīng)變花幾何尺寸及被測材料泊松比μ有關(guān)，需實(shí)驗(yàn)標(biāo)定。如果采用TJ120—1.5—φ1.5應(yīng)變花在普通鋼上測量：

 A=-0.07255    B=-0.1514

二、操作步驟

1.工件表面制備

粘貼應(yīng)變花的表面用粒度60目砂輪或砂布打磨除銹，再用100目左右的砂布交叉打磨，表面粗糙度達(dá)到Ra3.2～6.4，面積不小于應(yīng)變花面積的四倍。用劃針輕輕劃出貼應(yīng)變花的測點(diǎn)位置，劃十字線。用丙酮清洗粘貼表面，建議用棉花球或紗布多次擦洗直至棉花球或紗布上無污點(diǎn)為止。

注意：表面制備對(duì)應(yīng)變花粘貼質(zhì)量非常重要，必須保證粘貼表面無油污，清洗過的表面不許和手接觸。清洗過的表面應(yīng)立即貼片，不要擱置，以免金屬表面再次生銹。

2.應(yīng)變花的粘貼

（1）應(yīng)變花粘貼前應(yīng)作外觀檢查，不允許有折皺。

（3）粘貼應(yīng)變花可選用快速固化的502膠，在應(yīng)變花粘貼面滴上一小滴膠液，薄薄一層，越薄越好，以1號(hào)應(yīng)變片對(duì)準(zhǔn)參考軸，放置在工件表面上，在應(yīng)變花上面覆蓋一張聚四氟乙烯薄膜，用手指按壓薄膜3～5分鐘。

（5）固化時(shí)間一般5～6小時(shí)即可進(jìn)行測量。

3.連接導(dǎo)線

（1）將應(yīng)變花6根引線輕輕拉起，在應(yīng)變花基底部位粘貼滌綸絕緣膠帶與應(yīng)變花基底相連，防止應(yīng)變花引線接觸金屬表面。

（2）在絲柵部位覆蓋一小塊絕緣膠帶，并將引出線蓋住一部分，一方面鉆孔時(shí)防止鐵屑損壞應(yīng)變片絲柵或引起短路，另一方面加固引出線以免被拉斷。

（3）建議使用接線端子，將端子用502 膠粘在應(yīng)變花附近，用20～30W電烙鐵先將應(yīng)變片引線與端子焊接，再把端子與導(dǎo)線焊接起來。

（4）將測量應(yīng)變片引出的導(dǎo)線連接到應(yīng)力測量儀相應(yīng)的接線柱A、B上，補(bǔ)償片引出的導(dǎo)線接到接線柱B、C上。

（5）對(duì)粘貼好的應(yīng)變片進(jìn)行絕緣檢查，絕緣電阻一般在100MΩ以上即可。

（6）應(yīng)力測量儀調(diào)零，檢查讀書是否穩(wěn)定，有無漂移。如有漂移，應(yīng)檢查應(yīng)變花的焊點(diǎn)是否虛焊，絕緣電阻是否達(dá)到規(guī)定要求。如果都不能排除，需重新貼片和連線。

4.安裝固定鉆具對(duì)中

（1）將鉆具（帶上放大鏡）放在工件表面上，在放大鏡里觀察，初步對(duì)準(zhǔn)應(yīng)變花中心位置。

注意：事先將鉆具高度水平調(diào)好。盡可能調(diào)節(jié)三支腿高度一致，保證鉆桿垂直工件表面，高度越低，鉆具穩(wěn)定性越好。

（2）鉆具固定腳與工件接觸面縫隙處涂少許502膠水，一般等待3分鐘左右即可，冬季可用吹風(fēng)機(jī)吹熱風(fēng)加速固化。固化后擰緊固定腳上的鎖緊帽將鉆具固定于工件表面。

（3）松開、suo緊壓蓋，微調(diào)4個(gè)對(duì)中調(diào)節(jié)螺絲，使放大鏡的十字線中心與應(yīng)變花的中心標(biāo)記盡量重合。一般情況下，由于對(duì)中放大鏡加工精度有限，其十字線中心不*是放大鏡的中心，此時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)放大鏡，其十字中心應(yīng)圍繞應(yīng)變花中心等距離轉(zhuǎn)動(dòng)表明放大鏡中心與應(yīng)變花中心重合。對(duì)中后鎖緊壓蓋。

（4）應(yīng)力測量儀重新調(diào)零。

5.鉆孔

（1）取出帶端銑刀的鉆桿擦干凈，插入鉆套里輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)，劃去應(yīng)變花鉆孔部位的基底。

（2）應(yīng)力儀測讀每個(gè)應(yīng)變片的讀數(shù)，一般變化不大。應(yīng)力儀重新調(diào)零。

（3）取出帶Φ1mm麻花鉆的鉆桿，擦干凈，滴上潤滑油插入鉆套里，松開深度定wei卡圈，塞入深度控制塊，之后固定卡圈。

（4）把手電鉆通過萬向節(jié)套到鉆桿上，調(diào)壓器電壓調(diào)至110V，啟動(dòng)手電鉆，手持電鉆盡可能保持垂直工件表面，壓力適中，鉆孔時(shí)間3分鐘左右，鉆到預(yù)定孔深，撥出鉆桿。

（5）使用帶Φ1.5mm麻花鉆的鉆桿擴(kuò)孔，步驟同（3）、（4），只是調(diào)壓器調(diào)至70伏左右（轉(zhuǎn)速120rpm左右），進(jìn)刀量盡可能小，鉆到預(yù)定深度撥出鉆桿。

（6）鉆孔后待1～2分鐘測讀應(yīng)力儀讀數(shù)并打印結(jié)果。

6.計(jì)算釋放應(yīng)變

將應(yīng)變讀數(shù)減去附加應(yīng)變-39με，即得鉆孔后殘余應(yīng)力引起的釋放應(yīng)變，由公式（1）即可計(jì)算殘余應(yīng)力。

注意：-39με系指用TJ120—1.5—Φ1.5應(yīng)變花在軟鋼、低合金鋼、中碳鋼上鉆Φ1.5mm孔時(shí)的附加應(yīng)變，在其他材料上鉆孔需重新標(biāo)定。

7.拆卸鉆具

（1）松開、suo緊螺帽取下鉆具。

（2）用拔桿擰入固定腳上的螺紋部分，輕輕搬動(dòng)即可取下固定腳。

（3）在砂布上磨去固定腳上的殘留膠。

（4）測量完畢后，將鉆桿、鉆套和放大鏡擦干凈，涂防銹油，連同其他部件裝入包裝箱內(nèi)。

三、注意事項(xiàng)

1.鉆具系精密器具，鉆桿與鉆套間隙0.01～0.02mm，每次插桿時(shí)必須保持鉆桿、鉆套清潔，防止鐵屑或灰塵粘上劃傷鉆桿和鉆套，使用時(shí)應(yīng)注潤滑油。

2.操作過程中嚴(yán)防摔碰。

3.運(yùn)輸攜帶過程中應(yīng)注意輕拿輕放。

4.長期不用時(shí)應(yīng)在鉆桿上、鉆套里和放大鏡筒上涂凡士林防銹。