盲孔法測量殘余應力鉆孔裝置

使用說明書

盲孔法殘余應力測量步驟：

1.箔式應變花粘貼于被測工件表面。

2.應變花各個應變片連接到應力測量儀上并調零。

3.鉆具安裝固定于工件上對準應變花中心。

4.鉆孔。

5.測讀釋放應變。

6.打印或計算殘余應力。

主要技術指標：

 對中精度： ±0.025mm

  鉆孔直徑：1.5－3.0mm

   鉆孔深度：0－2.0mm

一、計算公式

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

ε₁、ε₂ 、ε_{3   ————}  應變花三個單元釋放應變，單位με；

σ₁ 、σ_{2 ————} 殘余應力zui大、zui小主應力，單位MPa；

θ—— σ₁與ε₁方向的夾角，順時針取向，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。

A、B釋放系數與孔徑、孔深、應變花幾何尺寸及被測材料泊松比μ有關，需實驗標定。如果采用TJ120—1.5—φ1.5應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，表面粗糙度達到Ra3.2～6.4，面積不小于應變花面積的四倍。用劃針輕輕劃出貼應變花的測點位置，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為止。

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

2.應變花的粘貼

（1）應變花粘貼前應作外觀檢查，不允許有折皺。

（3）粘貼應變花可選用快速固化的502膠，在應變花粘貼面滴上一小滴膠液，薄薄一層，越薄越好，以1號應變片對準參考軸，放置在工件表面上，在應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）固化時間一般5～6小時即可進行測量。

3.連接導線

（1）將應變花6根引線輕輕拉起，在應變花基底部位粘貼滌綸絕緣膠帶與應變花基底相連，防止應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，一方面鉆孔時防止鐵屑損壞應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 膠粘在應變花附近，用20～30W電烙鐵先將應變片引線與端子焊接，再把端子與導線焊接起來。

（4）將測量應變片引出的導線連接到應力測量儀相應的接線柱A、B上，補償片引出的導線接到接線柱B、C上。

（5）對粘貼好的應變片進行絕緣檢查，絕緣電阻一般在100MΩ以上即可。

（6）應力測量儀調零，檢查讀書是否穩定，有無漂移。如有漂移，應檢查應變花的焊點是否虛焊，絕緣電阻是否達到規定要求。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，初步對準應變花中心位置。

注意：事先將鉆具高度水平調好。盡可能調節三支腿高度一致，保證鉆桿垂直工件表面，高度越低，鉆具穩定性越好。

（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，冬季可用吹風機吹熱風加速固化。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4個對中調節螺絲，使放大鏡的十字線中心與應變花的中心標記盡量重合。一般情況下，由于對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，轉動放大鏡，其十字中心應圍繞應變花中心等距離轉動表明放大鏡中心與應變花中心重合。對中后鎖緊壓蓋。

（4）應力測量儀重新調零。

5.鉆孔

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

（2）應力儀測讀每個應變片的讀數，一般變化不大。應力儀重新調零。

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

（4）把手電鉆通過萬向節套到鉆桿上，調壓器電壓調至110V，啟動手電鉆，手持電鉆盡可能保持垂直工件表面，壓力適中，鉆孔時間3分鐘左右，鉆到預定孔深，撥出鉆桿。

（5）使用帶Φ1.5mm麻花鉆的鉆桿擴孔，步驟同（3）、（4），只是調壓器調至70伏左右（轉速120rpm左右），進刀量盡可能小，鉆到預定深度撥出鉆桿。

（6）鉆孔后待1～2分鐘測讀應力儀讀數并打印結果。

6.計算釋放應變

將應變讀數減去附加應變-39με，即得鉆孔后殘余應力引起的釋放應變，由公式（1）即可計算殘余應力。

注意：-39με系指用TJ120—1.5—Φ1.5應變花在軟鋼、低合金鋼、中碳鋼上鉆Φ1.5mm孔時的附加應變，在其他材料上鉆孔需重新標定。

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。

三、注意事項

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

2.操作過程中嚴防摔碰。

3.運輸攜帶過程中應注意輕拿輕放。

4.長期不用時應在鉆桿上、鉆套里和放大鏡筒上涂凡士林防銹。