[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有效

专利信息
申请号: 202011422341.X 申请日: 2020-12-08
公开(公告)号: CN112605482B 公开(公告)日: 2022-03-15
发明(设计)人: 丁宁;刘珑;郭卫民;田力男;徐娜;许慧霞 申请(专利权)人: 山东省分析测试中心
主分类号: B23H7/02 分类号: B23H7/02;B23H9/00;B23H11/00
代理公司: 济南圣达知识产权代理有限公司 37221 代理人: 宋海海
地址: 250014 山*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 失效 分析 保护性 结构件 裂纹 梯度 分离 装置 方法 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。

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