[发明专利]失效分析用保护性结构件裂纹梯度式分离装置及方法和应用

权利要求书

1.一种失效分析用保护性结构件裂纹梯度式分离装置，其特征在于，所述分离装置至少包括夹持机构和切割机构；

其中，所述夹持机构采用液压装置，将存在裂纹的结构件进行夹持；所述夹持机构在水平及竖直方向上进行位置调节，并在水平面内进行360度旋转同时沿轴向进行360度旋转；

所述夹持机构包括卡盘、横向轴、纵向轴和液压杆；其中，卡盘连接横向轴，卡盘绕横向轴自转；横向轴垂直连接纵向轴，纵向轴还连接纵向设置的液压杆，液压杆带动纵向轴纵向往复运动，液压杆与纵向轴之间或者液压杆的底端与底座之间设有电机，电机带动纵向轴自转；

所述切割机构包括钼丝、电机、冷却液装置和定位系统；

其中，所述钼丝在电机和定位系统作用下在水平及竖直方向上移动并固定；

所述冷却液装置承载有冷却液，从而对钼丝进行冷却；

所述分离装置还包括固定机构，用以固定夹持机构和切割结构。

2.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述钼丝直径0.05-0.18mm。

3.如权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述固定机构包括底座，以及固定在底座上的支架。

4.一种失效分析用保护性结构件裂纹梯度式分离方法，其特征在于，所述分离方法包括采用权利要求1-3任一项所述的 分离装置对含裂纹的结构件进行分离，具体的，包括以下步骤：

(1)将预制好的含裂纹试样进行有效夹持；调节夹持机构在水平及竖直方向的位置，并进行水平面内和轴向的旋转，以使得结构件上的裂纹尖端处深度方向与钼丝垂直；

裂纹长度方向定义为z方向，裂纹深度方向定义为y方向；

(2)利用切割机构的钼丝沿z方向进行切割；将钼丝移动至xy方向截面1的裂纹尖端位置，钼丝的放置方向垂直于裂纹尖端处深度方向；开动电机，使得钼丝在裂纹尖端位置，沿z方向进行切割；

钼丝的放置方向为x方向，裂纹尖端处深度方向为y方向；

(3)步骤(2)完成后，将切割装置的钼丝沿y轴，向远离裂纹的方向进行切割，即将该范围内裂纹周围的材料进行剥离；

(4)检查剥离出的xy方向截面2，如发现裂纹尖端即说明相对于截面1处的裂纹深度发生了变化，且在截面2处裂纹深度变大；

此时，将钼丝移动至xy方向截面2上的裂纹尖端处，重复步骤(2)和(3)的操作，获得新的xy方向截面3；

如在xy方向截面2上未发现裂纹尖端，则说明相对于截面1处的裂纹深度发生了变化，且在截面2处裂纹深度变小；此时，

将钼丝先沿y轴，向靠近裂纹尖端的方向进行切割；再将钼丝沿z方向切割；最后，将钼丝沿y轴，向远离裂纹的方向进行切割，即将该范围内裂纹周围的材料进行剥离，以获得新的xy方向截面3；

(5)检查剥离出新的xy方向截面3，重复步骤(2)、(3)和(4)；

(6)如果在切割剥离过程中发现某个xy方向截面上，裂纹在尖端处的深度方向相对于前一个xy方向截面发生了变化，则在轴向上旋转夹持装置，以使得裂纹尖端处的裂纹深度方向重新与钼丝垂直；然后再重复步骤(2)、(3)和(4)进行切割。

5.如权利要求4所述的分离方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述预制好的含裂纹试样具体制备方法为：将存在裂纹的结构件进行预切割，将含有裂纹的核心位置整块取出即得预制好的含裂纹试样。

6.如权利要求4所述的分离方法，其特征在于，所述步骤(2)中，切割进入结构件材料一定距离后停止；所述距离为步长；该步长根据需要设置，最小步长为1mm，步长可调节范围为1mm-50mm。

7.如权利要求4所述的分离方法，其特征在于，

所述步骤(4)中，钼丝先沿y轴，向靠近裂纹尖端的方向进行切割至一定距离即停止，所述距离为步长；所述步长根据需要设置，最小步长为1mm，步长可调节范围为1mm-10mm；

所述步骤(4)中，将钼丝沿z方向切割至一定距离后停止；所述距离为步长；该步长根据需要设置，最小步长为1mm，步长可调节范围为1mm-50mm。