[实用新型]金属构件残余应力与表面硬度关系测试装置

说明书

技术领域

本实用新型属于金属构件残余应力及表面硬度检测技术领域，尤其是涉及一种金属构件残余应力与表面硬度关系测试装置。

背景技术

随着现代制造技术的发展，新材料、新工艺不断出现，核电设备、风电和飞机等要求超长服役寿命，因此对产品性能、寿命和可靠性的要求愈来愈高。研究表明金属构件的残余应力对产品重要结构件的应力腐蚀和疲劳寿命起主要作用。

残余应力是存在于金属构件内部且在整个构件内部保持平衡的应力，分为残余压应力和残余拉应力两种。残余应力的存在，一方面会降低金属构件的强度，使金属构件在加工制造过程中产生变形和开裂等缺陷；另一方面又会在加工制造完成后的自然释放过程中使金属构件的尺寸发生变化，使其疲劳强度、应力腐蚀等性能降低。另外，当金属在役构件的残余应力不方便检测，不能对金属在役构件的使用寿命进行及时分析，保证金属在役结构构件安全。因此，残余应力的测量，对于确保金属结构件的安全性和可靠性方面具有非常重要的意义。目前，常采用机械测量法和物理测量法两大类方法对金属构件的残余应力进行测量。经分析后，传统的残余应力测试方法存在如下缺点：

第一，对于机械测量方法，是采用机械方法将金属构件中的残余应力进行释放，通过测量残余应力释放前后的应力变化来测量残余应力。该类方法主要包括盲孔法、分割切条法、剥层法等。这类方法检测效率低，对金属构件的损伤较大，且不能对在役构件的残余应力进行分析；第二，对于物理测量方法，是基于金属构件在残余应力作用下，其晶粒的物理特性发生改变，采用物理方法测量其物理特性的变化量来测量残余应力。物理测量方法主要包括X射线衍射法、中子衍射法、磁性法、超声波法等。该类方法虽然对金属构件没有损伤，但这类方法所采用的设备一般比较昂贵，操作比较复杂。因此，但现如今，市面上还未出现一套能对金属构件残余应力及表面硬度关系进行测试的专用测试设备，建立金属构件残余应力与表面硬度的关系，为通过金属构件的表面硬度研究金属构件残余压应力和残余拉应力提供参考依据，解决现有的金属构件残余应力与表面硬度关系测试装置不同程度地存在使用操作复杂、测试效率低、测试精度低等问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种金属构件残余应力与表面硬度关系测试装置，其结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能简便、快速完成金属构件的残余应力与表面硬度测试，建立金属构件残余应力与表面硬度的关系，为通过金属构件的表面硬度研究金属构件残余压应力和残余拉应力提供参考依据，并且测试精度和效率高。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种金属构件残余应力与表面硬度关系测试装置，其特征在于：包括测试机架、安装在所述测试机架上且对被测试构件进行残余应力模拟测试的残余应力模拟测试装置、安装在所述残余应力模拟测试装置上方且对被测试构件表面硬度进行测试的硬度检测模块以及对所述残余应力模拟测试装置和所述硬度检测模块进行监控的监控装置，所述被测试构件为金属构件，且所述被测试构件呈水平布设；

所述残余应力模拟测试装置包括安装在所述测试机架上的底座、安装在所述底座上且对被测试构件进行定位的定位机构、对被测试构件进行残余应力模拟加载的加载机构和对被测试构件的残余应力模拟加载量进行检测的残余应力检测模块，所述定位机构包括对被测试构件的一端进行定位的第一定位机构和对被测试构件的另一端进行定位的第二定位机构；

所述底座为凹形底座，所述底座包括水平安装在所述测试机架上的水平部、垂直安装在水平部一端的第一垂直部和垂直安装在水平部另一端的第二垂直部；

所述第一定位机构包括设置在被测试构件的一端上侧面的第一压板和穿设在被测试构件的一端与第一压板中且将被测试构件的一端固定在第一垂直部上的第一定位销，所述第二定位机构包括位于被测试构件的另一端下侧面且能沿底座水平方向左右移动的移动滑块、设置在被测试构件的另一端上侧面的第二压板和穿设在被测试构件的另一端与第二压板中且将被测试构件的一端固定在移动滑块上的第二定位销；所述加载机构包括对被测试构件进行残余应力模拟加载且能带动移动滑块沿底座水平方向左右移动的加载块、穿设在加载块与第二垂直部中的丝杆和安装在丝杆一端驱动丝杆转动的驱动器，所述丝杆与第二垂直部之间套装有丝杆螺母，所述加载块的下侧面与底座的上侧面相贴合且能沿底座的长度方向左右移动，所述残余应力检测模块套装在丝杆上且其位于移动滑块与加载块之间，所述残余应力检测模块的左侧面与移动滑块之间和残余应力检测模块的右侧面与加载块之间均为紧密接触；