一种曲率法残余应力测试试样制备的装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机械加工制造领域，更具体地，涉及一种曲率法残余应力测试试样制备的装置及其方法，包括上夹板、下夹板和涂层试样板，所述的涂层试样板由第一试样板和第二试样板组成，所述的第一试样板和第二试样板互相穿插安装，所述的上夹板中间设有开口，所述的上夹板和下夹板将涂层试样板压紧。通过一次工艺可同时得到多个测试所需试样，夹具操作简单、实用性强、成本低、效率高，可用于制备多种不同的涂层残余应力试样。

A device for the preparation of a specimen of residual stress test by curvature method and its method

The invention relates to the field of machinery manufacturing, more particularly relates to a method of residual curvature should force test specimen preparation device and method, comprising an upper and a lower clamping plate and the coating specimen, the coating sample plate by the first specimen and second specimen, the first specimen and second specimen interspersed with each other is provided with an installation, on the middle of the splint and the upper splint and the lower splint of the coated specimen board. Through a single process, multiple test samples can be obtained at the same time. The fixture is simple, practical, low cost and high efficiency, and it can be used to prepare various kinds of coating residual stress samples.

【技术实现步骤摘要】
一种曲率法残余应力测试试样制备的装置及其方法
本专利技术涉及机械加工制造领域，更具体地，涉及一种曲率法残余应力测试试样制备的装置及其方法。
技术介绍
现今，涂层残余应力测试的研究工作还存在一些问题，例如：在对结构、材料、几何尺寸均相似的材料进行残余应力测试时，往往每次测量结果均不相同，甚至偏差较大，导致测量结果存在较大误差，这不利于优化涂层设计和强度计算，也阻碍了涂层技术的推广应用。此外，涂层厚度对残余应力测量工作会产生较大的影响，不恰当的夹具设计，很难保证相同工艺条件下制备得到的试样具有同样的结构，测试数据的对比性大大降低，需要深入研究这种影响以便优化涂层结构设计。目前的情况是没有统一的标准去开展残余应力试样夹具的设计、制造、测试等方面工作，现有的夹具均是相关学者出于自己的研究需求或经验，所设计的夹具也五花八门、形态各异，现状是无设计成熟、制备工艺简单、测试方便、获得广泛认可的涂层残余应力测试的夹具。本专利技术巧妙设计了制备试样所需的夹具，用这种夹具可以方便地制备曲率法测试所需残余应力试样，一次可以同时得到10个以上的试样，从而减少了因为不同批次、不同制备工艺对测试数据的影响，减少了误差，提高了测试精度。涂层/基体系统中过大的残余应力往往会导致涂层易于剥离、开裂等问题的出现，无法有效保护涂层下的基体材料，所以涂层/基体系统中的残余应力测量是至关重要的。但是因为涂层往往厚度较薄，特别是一些硬质涂层，自身厚度通常仅有几微米或纳米尺度，这些小尺度涂层残余应力的测试往往比较困难，测试其残余应力的试样制备往往也比较困难，这就使得涂层/基体系统的残余应力测量问题一直困扰着学术界，限制了涂层更广泛的使用。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种曲率法残余应力测试试样制备的装置及其方法，通过一次工艺可同时得到多个测试所需试样，夹具操作简单、实用性强、成本低、效率高，可用于制备多种不同的涂层残余应力试样。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种曲率法残余应力测试试样制备的装置，包括上夹板、下夹板和涂层试样板，所述的涂层试样板由第一试样板和第二试样板组成，所述的第一试样板和第二试样板互相穿插安装，所述的上夹板中间设有开口，所述的上夹板和下夹板将涂层试样板压紧。上下夹板间放置涂层试样板用于制备残余应力测试试样。通过在上夹板和下夹板加工均匀分布的通孔，再用固定螺栓固定上下夹板的位置，可以防止上下夹板在涂层过程中受到残余应力的作用下发生错位使得涂层试样板失去夹力导致掉落，同时可以使得涂层试样板在涂层过程中受到均匀分布的夹力。通过上夹板中间的开口上下夹板上的通孔，对涂层试样板进行涂层，由于涂层材料与涂层试样板的基材的热膨胀系数不一样，涂层试样在残余应力的作用下发生弯曲的方向也不一样，开口与通孔的配合可以实现涂层试样板向不同的方向弯曲。进一步的，所述的上夹板和下夹板上分别设有对应的若干个通孔，所述的上夹板和下夹板通过螺栓穿过通孔固定。进一步的，所述的通孔分别设于上夹板和下夹板的四个角和四条边的中部，通过螺栓固定，保证试样被加紧、平整且不松动。进一步的，所述的第一试样板上设有若干个均匀分隔的短联接条，所述的第二试样板上设有若干个均匀分隔的长联接条，所述的短联接条插入长联接条之间，拼合后的涂层试样板表面形成平整表面。其中，每一个短联接条和每一个长联接条均能制备一个试样，使用本装置一次能够制备10个以上的试样，并且通过增加长联接条和短联接条的数量，能够制备的试样越多，从而实现多数据的采集，减少测试的误差。还可以根据材料性质的要求调整长联接条和短联接条之间的间距适当地调整涂层的厚度，实现各种厚度涂层的残余应力数值测试，同时一次工艺制备多个残余应力试样，减少了因为不同批次、不同制备工艺对测试数据的影响，提高了测试精度和测试数据的可靠性。一种曲率法残余应力测试试样制备的方法，包括以下步骤：S1：将需沉积的涂层试样板、上夹板和下夹板分别进行清洗、去油去污，自然干燥后待用；S2：将上夹板、下夹板、螺栓、试样均准备好，将试样采用互相穿插式安装放置在下夹板正中位置，调整好位置后，盖上上夹板，上夹板和下夹板对中后上用螺栓紧固上下夹板，最少固定八个螺栓，采用四个角四个螺栓，各边中部固定一个螺栓，保证试样被加紧、平整且不松动；S3：采用涂层工艺在上夹板的开口部位制备涂层；S4：待沉积得到所需厚度涂层或薄膜后，试样连同夹具一起冷却，拆开螺栓，揭开上夹板，取出试样，保管待用。进一步的，在步骤S3中所述的涂层工艺包括用于制备热障涂层残余应力试样的热喷涂技术、用于制备阳极氧化硬质电镀涂层残余应力试样的电镀技术、用于制备多元硬质薄膜残余应力试样的多弧离子镀技术或用于制备CVD薄膜残余应力试样的化学气相沉积技术。与现有技术相比，有益效果是：适当地调整基体试样厚度，可以解决各种厚度涂层的残余应力数值测试较难问题，同时因为是一次工艺制备多个残余应力试样，保证了同一批次涂层试样板厚度的一致性、工艺方法的相同性，也极大地避免了不同批次和不同工艺沉积涂层时，工艺误差对涂层残余应力测试的影响，提高了测试精度和测试数据的可靠性，适合于制备大部分的金属涂层、非金属涂层，用不同的沉积涂层技术可制备不同涂层的试样，方法直观、简单、操作方便。附图说明图1是本专利技术中装置整体结构的爆炸图；图2是本专利技术中装置装配图的主视图；图3是本专利技术中装置装配图的俯视图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。如图1、2、3所示，一种曲率法残余应力测试试样制备的装置，包括上夹板、下夹板和涂层试样板，所述的涂层试样板由第一试样板和第二试样板组成，所述的第一试样板和第二试样板互相穿插安装，所述的上夹板中间设有开口，所述的上夹板和下夹板将涂层试样板压紧。上下夹板间放置涂层试样板用于制备残余应力测试试样。通过在上夹板和下夹板加工均匀分布的通孔，再用固定螺栓固定上下夹板的位置，可以防止上下夹板在涂层过程中受到残余应力的作用下发生错位使得涂层试样板失去夹力导致掉落，同时可以使得涂层试样板在涂层过程中受到均匀分布的夹力。通过上夹板中间的开口上下夹板上的通孔，对涂层试样板进行涂层，由于涂层材料与涂层试样板的基材的热膨胀系数不一样，涂层试样在残余应力的作用下发生弯曲的方向也不一样，开口与通孔的配合可以实现涂层试样板向不同的方向弯曲。在本实施例中，所述的上夹板和下夹板上分别设有对应的若干个通孔，所述的上夹板和下夹板通过螺栓穿过通孔固定。在本实施例中，所述的通孔分别设于上夹板和下夹板的四个角和四条边的中部，通过螺栓固定，保证试样被加紧、平整且不松动。在本实施例中，所述的第一试样板上设有若干个均匀分隔的短联接条，所述的第二试样板上设有若干个均匀分隔的长联接条，所述的短联接条插入长联接条之间，拼合后的涂层试样板表面形成平整表面。其中，每一个短联接条和每一个长联接条均能制备一个试样，使用本装置一次能够制备10个以上的试样，并且通过增加长联接条和短联接条的数量，能够制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曲率法残余应力测试试样制备的装置，其特征在于，包括上夹板（2）、下夹板（3）和涂层试样板（4），所述的涂层试样板（4）由第一试样板（41）和第二试样板（42）组成，所述的第一试样板（41）和第二试样板（42）互相穿插安装，所述的上夹板（2）中间设有开口，所述的上夹板（2）和下夹板（3）将涂层试样板（4）压紧。

【技术特征摘要】
1.一种曲率法残余应力测试试样制备的装置，其特征在于，包括上夹板（2）、下夹板（3）和涂层试样板（4），所述的涂层试样板（4）由第一试样板（41）和第二试样板（42）组成，所述的第一试样板（41）和第二试样板（42）互相穿插安装，所述的上夹板（2）中间设有开口，所述的上夹板（2）和下夹板（3）将涂层试样板（4）压紧。2.根据权利要求1所述的一种曲率法残余应力测试试样制备的装置，其特征在于，所述的上夹板（2）和下夹板（3）上分别设有对应的若干个通孔，所述的上夹板（2）和下夹板（3）通过螺栓（1）穿过通孔固定。3.根据权利要求2所述的一种曲率法残余应力测试试样制备的装置，其特征在于，所述的通孔分别设于上夹板（2）和下夹板（3）的四个角和四条边的中部。4.根据权利要求1所述的一种曲率法残余应力测试试样制备的装置，其特征在于，所述的第一试样板（41）上设有若干个均匀分隔的短联接条，所述的第二试样板（42）上设有若干个均匀分隔的长联接条，所述的短联接条插入长联接条之间，拼合后的涂层试样板（4）表面形成平整表面。5.一种曲率法残余应力测试试样制备的方法，其特征在于，包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：弓满锋，梅芳，杨仁镁，司徒俏玲，张嘉纯，宋日汉，黄维洛，
申请(专利权)人：岭南师范学院，
类型：发明
国别省市：广东,44