盲孔法测量残余应力钻孔装置

使用说明书

盲孔法残余应力测量步骤：

1.箔式应变花粘贴于被测工件表面。

2.应变花各个应变片连接到应力测量仪上并调零。

3.钻具安装固定于工件上对准应变花中心。

4.钻孔。

5.测读释放应变。

6.打印或计算残余应力。

主要技术指标：

 对中精度： ±0.025mm

  钻孔直径：1.5－3.0mm

   钻孔深度：0－2.0mm

一、计算公式

盲孔法测量残余应力的原理是，采用特制的箔式应变花粘贴在被测工件表面，其各个应变片和参考轴方向如图1所示，在应变花中心钻一小孔，通常孔径1.5mm～3mm，孔深1.5mm～3mm，钻孔引起局部应力释放，从而产生释放应变，由应变花连接到应力测量仪测量出释放应变，通过公式（1）就可以计算出孔深范围内的平均残余应力大小和方向。

ε₁、ε₂ 、ε_{3   ————}  应变花三个单元释放应变，单位με；

σ₁ 、σ_{2 ————} 残余应力zui大、zui小主应力，单位MPa；

θ—— σ₁与ε₁方向的夹角，顺时针取向，如果ε₃≥ε₁，        θ=θ，如果ε₃＜ε₁，θ=θ+90°；

E，A，B —— 材料弹性模量和释放系数。

A、B释放系数与孔径、孔深、应变花几何尺寸及被测材料泊松比μ有关，需实验标定。如果采用TJ120—1.5—φ1.5应变花在普通钢上测量：

 A=-0.07255    B=-0.1514

二、操作步骤

1.工件表面制备

粘贴应变花的表面用粒度60目砂轮或砂布打磨除锈，再用100目左右的砂布交叉打磨，表面粗糙度达到Ra3.2～6.4，面积不小于应变花面积的四倍。用划针轻轻划出贴应变花的测点位置，划十字线。用丙酮清洗粘贴表面，建议用棉花球或纱布多次擦洗直至棉花球或纱布上无污点为止。

注意：表面制备对应变花粘贴质量非常重要，必须保证粘贴表面无油污，清洗过的表面不许和手接触。清洗过的表面应立即贴片，不要搁置，以免金属表面再次生锈。

2.应变花的粘贴

（1）应变花粘贴前应作外观检查，不允许有折皱。

（3）粘贴应变花可选用快速固化的502胶，在应变花粘贴面滴上一小滴胶液，薄薄一层，越薄越好，以1号应变片对准参考轴，放置在工件表面上，在应变花上面覆盖一张聚四氟乙烯薄膜，用手指按压薄膜3～5分钟。

（5）固化时间一般5～6小时即可进行测量。

3.连接导线

（1）将应变花6根引线轻轻拉起，在应变花基底部位粘贴涤纶绝缘胶带与应变花基底相连，防止应变花引线接触金属表面。

（2）在丝栅部位覆盖一小块绝缘胶带，并将引出线盖住一部分，一方面钻孔时防止铁屑损坏应变片丝栅或引起短路，另一方面加固引出线以免被拉断。

（3）建议使用接线端子，将端子用502 胶粘在应变花附近，用20～30W电烙铁先将应变片引线与端子焊接，再把端子与导线焊接起来。

（4）将测量应变片引出的导线连接到应力测量仪相应的接线柱A、B上，补偿片引出的导线接到接线柱B、C上。

（5）对粘贴好的应变片进行绝缘检查，绝缘电阻一般在100MΩ以上即可。

（6）应力测量仪调零，检查读书是否稳定，有无漂移。如有漂移，应检查应变花的焊点是否虚焊，绝缘电阻是否达到规定要求。如果都不能排除，需重新贴片和连线。

4.安装固定钻具对中

（1）将钻具（带上放大镜）放在工件表面上，在放大镜里观察，初步对准应变花中心位置。

注意：事先将钻具高度水平调好。尽可能调节三支腿高度一致，保证钻杆垂直工件表面，高度越低，钻具稳定性越好。

（2）钻具固定脚与工件接触面缝隙处涂少许502胶水，一般等待3分钟左右即可，冬季可用吹风机吹热风加速固化。固化后拧紧固定脚上的锁紧帽将钻具固定于工件表面。

（3）松开、suo紧压盖，微调4个对中调节螺丝，使放大镜的十字线中心与应变花的中心标记尽量重合。一般情况下，由于对中放大镜加工精度有限，其十字线中心不*是放大镜的中心，此时，转动放大镜，其十字中心应围绕应变花中心等距离转动表明放大镜中心与应变花中心重合。对中后锁紧压盖。

（4）应力测量仪重新调零。

5.钻孔

（1）取出带端铣刀的钻杆擦干净，插入钻套里轻轻转动，划去应变花钻孔部位的基底。

（2）应力仪测读每个应变片的读数，一般变化不大。应力仪重新调零。

（3）取出带Φ1mm麻花钻的钻杆，擦干净，滴上润滑油插入钻套里，松开深度定位卡圈，塞入深度控制块，之后固定卡圈。

（4）把手电钻通过万向节套到钻杆上，调压器电压调至110V，启动手电钻，手持电钻尽可能保持垂直工件表面，压力适中，钻孔时间3分钟左右，钻到预定孔深，拨出钻杆。

（5）使用带Φ1.5mm麻花钻的钻杆扩孔，步骤同（3）、（4），只是调压器调至70伏左右（转速120rpm左右），进刀量尽可能小，钻到预定深度拨出钻杆。

（6）钻孔后待1～2分钟测读应力仪读数并打印结果。

6.计算释放应变

将应变读数减去附加应变-39με，即得钻孔后残余应力引起的释放应变，由公式（1）即可计算残余应力。

注意：-39με系指用TJ120—1.5—Φ1.5应变花在软钢、低合金钢、中碳钢上钻Φ1.5mm孔时的附加应变，在其他材料上钻孔需重新标定。

7.拆卸钻具

（1）松开、suo紧螺帽取下钻具。

（2）用拔杆拧入固定脚上的螺纹部分，轻轻搬动即可取下固定脚。

（3）在砂布上磨去固定脚上的残留胶。

（4）测量完毕后，将钻杆、钻套和放大镜擦干净，涂防锈油，连同其他部件装入包装箱内。

三、注意事项

1.钻具系精密器具，钻杆与钻套间隙0.01～0.02mm，每次插杆时必须保持钻杆、钻套清洁，防止铁屑或灰尘粘上划伤钻杆和钻套，使用时应注润滑油。

2.操作过程中严防摔碰。

3.运输携带过程中应注意轻拿轻放。

4.长期不用时应在钻杆上、钻套里和放大镜筒上涂凡士林防锈。