Способ измерения механических напряжений

ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ДЯЛдМ ИЭОЕЕтИН АЗССР 3 ТНРЬП.ИЙ(22) 07.07.81 ,(46), 15.05.83.,Бюл. У 18 ,(72) Л.С.Палатник, А.Г.Равлик, В,Н,Самофалов и Ю.И.Яценко (71) Харьковский ордена Ленина полйтехнический инетитут нм. В,И.Ленина (53) 531,.781,2 .(088.8) (56). 1,.:Неразрущающие испытания. Справочйнк . Под .ред. Мак-Мастера, кн 2 Ы-Л , нЭнергияф, 1965, с. 431-436.. 2, там же; с. 449-452 (прототип), ; Р 4)(57) СП 0 СОБ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИ,ЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЯ; заключающийся в том, что на испйтуемую .деталь наносят пленочный чувствительный элемент нагружают нспытуейую деталь, выявляют,на чувствительном элементе поло= . сы, измеряют расстояние между полосамии по этому Расстоянию" с помощью градуировочной зависимости находят3 Я 01017912 А величину механических напряжении, о т л н ч а ю щи й с я тем, что, с целью повьзаенвя точносйс: результатов измерений и расюирения .области использования,путем уменваания жесткости и увелйюеиия термостойкости чувдтвительногФ:элемента, последийй наност вакуумйЪй иовденсацией мол" куляриого пучк йагиатестрикциоиипго сплава до,поаучейия:.Ферромагнит-. ной пленки е.,микронолосоаой:доменной структурой-и с ироеипней.оси легкого намагничивания на иоверхность детали, параллельной саМщюемому направлению узиеряеьых напрязений, а полоса ка чувствительном элементе.выявляют:воздействием размазничивакицего первменного магнйтиого ноля в плоскостна .чувствительного элер мента с убывающей до нуля еьщлитудой:. и последуаарщ нанесением на него Ферромагнитного.коллоида. Я аФИзобретение относится к технике деталь, выявляют на чувствительномизмерений, а именно к измерениямме- . элементе полосы, измеряют расстояханических напряжений и деформаций ние между полосами и по згому расс помощью средств, использующих маг- стоянию с помощью градуировочнойнитоупругий эффект, и предназначено зависимости находят величкну механидля использования при испытаниях де ческих напряжений, чувствительныйталей Малых размеров и жесткостей и . элеМент наносят вакуумной конденсапроведении локальных измерений в шн- цией молекулярного пучка магнитороком диапазоне окружающей темпера- стрикционного сплава до получения,туры. ферромагнитной пленки с микрополоИзвестен способ определения меха соэой доменной структурой и с пронических напряжейия, заключающийся в екцией оси легкого намагничиваниятом, что на испытуемую деталь нано- на поверхность детали, параллельнойсят пленочный чувствительный элемент ожидаемому направлению измеряемыхв виде хрупкого покрытия, нагружают напряжений, а полосы на чувствительиспытуемую деталь, выявляют на чув ном элементе выявляют воздействиемствительном элементе область, покры- размагничивающего переменного магтую трещинамк, определяют положение Нитного поля в плоскости чувствите-границы этой области н по положению льного элемента с убывающей до нуляграницы с помощью градуировочного амплитудой и последующим нанесениемзначения предела прочности чувстви-.на него ферромагнитного коллоида.. тельного элемента находят величину .При таком осуществлении способа.механических напряженкй13. , измерения механических напряжений,Данный способ позволяет лишь оце, когда на испытуемую деталь наносятнить величину напряжений, т.е. опре- пленку иэ ферромагнитного сплава.делить больше кли меньше эта величи при режимах, обеспечивающих получе.на предала прочности хрупкого покры-, -нне мккрополосовой доменной структия. туры, достигаетсяг малая толщина нНаиболее близким по технической малая. жесткость Пленочного чувствисущности к нзобретекню является спо- тельного элемента, устойчивость егособ измерения механических напряже- микрбполосовой доменной структуры кний, заключающийся в том, что на кс- ЗО воздействкю температуры в широкомпытуемую деталь наносят пленочный. диапазоне., благодаря высокой степечувствительный элемент в виде фото нн дефектности структуры конденсиупругого покрйтия, нагружаютиспы- ,рованной пленки яа счет малой жесттуемую деталь, выявляют на чувстви- кости чувствительного элемента уменьтельном элемейте интерференционные 35 шается его влияние на результаты изполосы, освещая его поляризованным мерений к повьайается их точность.,светом,и рассматривая через поляро- за счет устойчивости доменной струкскоп, измеряют расстояние между по- туры чувствительного элемента расшилосамни по этому расстоянию с помо- ряется область.использования способащью градунровочной зависимости нахо- Щ по диапазону окружающейтемпературы,дят величину механических напряже- На чертежв представлен график,ний (,2:, .: поясняющюй данный способ. (пример граУказанный способ не обеспечивает дунровочной зависимости, испольэуевысокой точности прн испытаниях де- мой в данном способе).талей малых размероВ и малых жест : По осн абсцисс отложены механиностей, так как жесткость известных. ческие напряжения, а по оси ординатфотоупругих покрытий,при необходимых отношение расстояния между полосами.толщинах 0,5-3 мм вносит значнтель- на.чувствительном элементе, посленые искажения в результаты измере- воздействия, измеряемых механическихннй. Йзвестные фотоупругив покрытия напряжений к такому же .расстояниюимеют невысокую термостойкость - до нх воздействия. Кривая 1 соответ до 200 еС, что не позволяет использо- ствует пленке с отрицательной магни.вать способ в широком диапазоне ок- тострккцией, а кривая 2 - с положиружающей температуры. . тельной,Цель изобретения - аовьааение точ- : Способ осуществляют следующим. ности реэультатов измерений и рас образом.ширение областн использования путем Используемую деталь, например, уменьшения жесткости к увеличения йлосхую прямоугольную с поперечнымтермостойкостк чувствительного эле- сечением несколько квадратных милли: мента, метров, имеющую отверстие, помещаютУказанная цель достигается тем, 60 в вакуумную камеру, создают в ней" что согласно способу измерения ме- давление 310-ф -5 10торр. Затемканических напряженкй, заключающе- нагревают деталь до 300-350 ОС. Вакумуся в том, что на испытуемую де- умной конденсацией молекулярноготаль. наносят пленочный чувствктель- пучка, направленного к поверхностиный элемент, нагружают испытуемую 65 детали под углом 20-90 , из магнито1017912 Составитель Ю. ВостриковРедактор О. Колесникова Техред В,далекорейВорректор Г.РвВМтиак тт таттта аттата ттттттттаеююттавтттадаатвттт ююетеаююееюеююЕююейвю Заказ 3519/37 Тираж 602 Подписное ВНИИПИ Государственного комйтета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Жт 35, Раушекая наб., д, 4/5 тттеттвттЕавтттюютюттттютееЕеееееююютттеееюееавеювввеюеЕю ае ю ю еф филиал ППП фПатентф, г.ужгород, ул. Проектная, 4стрикционного сплава никеля с. железом с содеожаннем железа 10-15(отрицательная магнитострикция) илиже 25-30 (положительная магнитострикция). наносят на деталь ферромагтнитную пленку размером не менее0,01 мм, толщиной 1-20 мкм .со ско-.ростью осаждения 0,5 т 2 нм/с при таком направлении молекулярного пучка,которое определяет ось легкого намаг:ничивания, чтобы его проекция на по. 1 Оверхности детали была параллельнаожидаемому направлению измеряемыхмеханических напряжений. Ферромаг- .нитная пленка, являющаяся чувстви-тельным:элементом, нанесенная при 15указанных режимах, обладает микро:.полосовой доменной структурой с периодом порядка 10 3 им. Полосы такойструктуры в виде системы параллельных линий можно наблюдать после опеа 2 О.нижеЗатем деталь нагружают сжимающейили растягивающей нагрузкой и выяв. ляют полосы на чувствительном элементе Это делают вначале воздействием размагничивающего переменногомагнитного поля в плоскости чувст- . . Вительного элемента:с.убывающей до нуля амплитудой. После такого раз-магничивания в пленке образуетсямикрополосовая доменная структура с . иным, чем.исходный, Ьериодом, соотаетотвующим:измеряемым механическимнапряжениям. Выявление полос доменовзавершают последующим нанесением на З 5поверхность чувствительного элемен-::та магнитного коллоида, согласно известному методу Анулова-Биттера.При этом полосы доменов становятсявидимйми;В случае использования для 40увствительного элемента сплава стрицательной магнитострикцней поло-.ы выстраиваются. параллельно линиицействовавших.одноосных механических . напряжений, при использовании же сплава с положительной магнйтострик-, цией - перпендикулярно. Там, где. напряженное состояние деталй было сложным (вблизи отверстия), йарушается однородность микрополосовой структуры и полосй .искривлены.После выполнения описанных операций измеряют среднее расстояние между выявленными полосамй в области их однородности при помощи микроско-. пии с увеличейиеи 300-500. Йо этому расстоянию с помощью установленной ранее градуировочной зависимости находят величину механических напряжений в испытуемой деталиПример градуировочной зависимости приведен на графике.Операция нанесения магнитного коллоида на поверхность.чувствитель ного элемента и операция измерения расстояния между полосами:могут выполняться в нормальных ркружжщих условиях с ненагруженной деталью. дело в том, что период дсВеииой структуры,обоФветствоваэаайиэмеряее мым.механическим напряжениям, оста ется неизменнымпосле снятия меха- .нических нагрузок. и,иозышенной окружающей температуры, двйствовавших в условиях испытаний,или.после них, за. счет высокой дефектйортн конденсированной пленки.1 Использование способа.измерения механических напряжений:позволяет получать,на деталях с размерами по- рядка миллиметров чувстэителъный элемент размером порядка 10- мм при толщине порядка 104 ик, что практически полиостьв искажает влияние жесткости чувствительного элемента. иа точность рбэультатовизмерений. Устойчивость мик 0 ополосовой доменной структуры чувстваа тельного элемента позволяет исполь ;зовать, способ в интервале температур от -19 бфС до +350 С.