游丝刚度的确认方法技术

本申请涉及一种游丝刚度的确认方法。包括S10，对游丝进行化学成分分析；S20，根据所述游丝的化学成分分析结果计算得到所述游丝晶粒在其初始取向坐标系下的柔度张量分量；S30，建立工作坐标系，并获取游丝工作面的电子背散射衍射图谱；S40，获取所述电子背散射衍射图谱中每个像素点处晶粒对应所述工作坐标系的取向欧拉角；S50，计算得到所述电子背散射衍射图谱中每个像素点处在所述游丝的拉伸方向上的弹性模量和相应的泊松比；S60，获取所述游丝的等效弹性模量；S70，计算得到所述游丝的刚度。本申请提出的游丝刚度的确认方法从游丝微观晶粒结构着手，以像素点为弹性单元对游丝弹性参数进行了定量化分析与计算，具有节省成本、普适性高、精度高的优点。

【技术实现步骤摘要】
游丝刚度的确认方法
本申请涉及游丝弹性参数确认领域，特别是涉及一种游丝刚度的确认方法。
技术介绍
在机械手表机心中，游丝是最关键的弹性元件之一，其主要成分为铁镍合金。游丝为摆轮来回摆动提供恢复力矩，而恢复力矩又与游丝的刚度密切相关。因此，准确地计量游丝的刚度是预测机械手表机心动力学响应的关键。但是，游丝弹簧的横截面面积仅仅约为3×10-3mm2，整个游丝的螺旋直径也仅约为5mm，随着材料宏观尺寸的降低，其微观组织结构对其宏观性能的影响越来越明显；并且游丝在生产过程中，经历了多道次的冷变形以及热处理，其晶粒结构发生了严重的变形，不能简单地采用普通的铁镍合金力学性能。目前在国内并无专门测量游丝弹性性能的仪器设备。国内对游丝仅仅进行尺寸测量，要准确测量如弹性模量E、刚度k等游丝的弹性性能是非常困难的，且所用的测量设备成本高昂，其成本高达百万人民币，并不普及，且维修保养费用极高，同时对于不同型号的游丝，需要定制夹具，普适性不高，耗时耗力。
技术实现思路
基于此，有必要针对准确测量游丝弹性性能困难、测量设备昂贵、普适性不高的问题，提供一种简单、节省成本且普适性高的游丝刚度确认方法。本申请提供的一种游丝刚度的确认方法，包括：S10，对游丝进行化学成分分析，获得所述游丝中含有的化学元素以及每种化学元素对应的质量百分比αX；S20，根据所述游丝的化学成分分析结果计算得到所述游丝晶粒在其初始取向坐标系下的柔度张量分量S30，建立工作坐标系，所述工作坐标系的X轴沿所述游丝的拉伸方向设置，且所述工作坐标系遵循右手法则。通过电子背散射衍射扫描，获取游丝工作面相对于工作坐标系的电子背散射衍射图谱；S40，根据所述电子背散射衍射图谱中每个像素点的色阶值获取所述电子背散射衍射图谱中每个像素点处晶粒相对于所述工作坐标系的取向欧拉角S50，利用所述柔度张量以及所述电子背散射衍射图谱中每个像素点处晶粒相对于所述工作坐标系的取向欧拉角计算得到所述电子背散射衍射图谱中每个像素点处在所述游丝拉伸方向上的弹性模量E’和相应的泊松比ν’；S60，根据所述电子背散射衍射图谱中每个像素点处在所述游丝拉伸方向上的弹性模量E’和相应的泊松比ν’获取所述游丝的等效弹性模量Eeq；S70，根据所述游丝的等效弹性模量Eeq计算得到所述游丝的刚度k。上述游丝刚度的确认方法，基于游丝的化学成分和微观晶粒结构，通过试验、计算、模拟等手段对其弹性性能进行定量化分析和计算。上述游丝刚度的确认方法仅需要化学成分分析仪器、电子背散射衍射扫描仪和计算机就可以完成，无需购买昂贵的测量游丝刚度的设备，因此，具有节省成本的优点。因为上述游丝刚度的确认方法没有用到复杂设备，所以不需要花太长时间进行设备调试，因此，具有节省时间的优点。上述游丝刚度的确认方法在整个确认过程中除了化学成分分析过程和电子背散射衍射扫描过程，其余步骤都可以通过计算机编程实现，因此，具有方便快捷的优点。因为对于所有游丝都可进行化学成分分析和电子背散射衍射扫描，因此，具有普适性高的优点。另外，上述游丝刚度的确认方法仅包括材料检测和数值计算过程，没有任何物理参数测量过程，大大减小了测量误差，因此，具有精度高的优点。最后，上述游丝刚度的确认方法，在确认过程中以像素点作为所述游丝的弹性单元，而不是以单个晶粒为弹性单元。这样就不需要人为消除晶粒内部的差异，将晶粒内部亚结构对游丝弹性性能的影响考虑进来，使得确认结果更加准确。在其中一个实施例中，所述S60包括：S61，建立一个与所述电子背散射衍射图谱同等尺寸的二维有限元模型；S62，将所述电子背散射衍射图谱中每个像素点处在所述游丝拉伸方向上的弹性模量E’和相应的泊松比ν’对应地导入有限元模型；S63，使所述有限元模型模拟发生弹性变形过程，获得所述游丝的等效弹性模量Eeq。在其中一个实施例中，在所述S60中，所述等效弹性模量Eeq的值为所述电子背散射衍射图谱中每个像素点处在所述游丝的拉伸方向上的弹性模量E’的算术平均值。在其中一个实施例中，在所述S60中，还根据所述电子背散射衍射图谱中每个像素点处在所述游丝拉伸方向上的弹性模量E’和相应的泊松比ν’获取所述游丝的等效泊松比νeq。在其中一个实施例中，在所述S30中，仅对所述游丝工作面的一部分进行电子背散射衍射扫描，所述游丝工作面被扫描的部分长度为游丝截面最长边的1倍～3倍。在其中一个实施例中，所述S40包括：S41，提取所述电子背散射衍射图谱中每个像素点的RGB值；S42，计算所述电子背散射衍射图谱中每个像素点处晶粒相对于所述工作坐标系的取向欧拉角的值，所述值等于对应像素点R值的倍，其中，a的取值范围为0～360；S43，计算所述电子背散射衍射图谱中每个像素点处晶粒相对于所述工作坐标系的取向欧拉角的Φ值，所述Φ值等于对应像素点G值的倍，其中，b的取值范围为0～360；S44，计算所述电子背散射衍射图谱中每个像素点处晶粒相对于所述工作坐标系的取向欧拉角的值，所述值等于对应像素点B值的倍，其中，c的取值范围为0～360。在其中一个实施例中，在所述S10中，采用电子显微镜、X射线衍射光谱分析法或者原子吸收光谱分析法中的一种对所述游丝进行化学成分分析。在其中一个实施例中，在所述S20中，通过对所述游丝中包含的所有化学元素对应的柔度张量分量加权求和得到所述柔度张量分量加权系数为每种化学元素对应的质量百分比αX。在其中一个实施例中，在所述S30中，电子背散射衍射扫描的扫描步长为0.01μm～1μm。在其中一个实施例中，在所述S30和所述S40之间还包括：S80，对所述电子背散射衍射图进行去噪声处理。本申请提供的实施例中，仅对所述游丝工作面的一部分进行电子背散射衍射扫描。由于所述游丝的材料内部几乎都是由于冷变形引起的长条晶粒，是典型的织构组织，其方向与冷加工方向相同，具有一定的重复性。因此，需选取适当的长度进行扫描可以在保证准确性的同时节省大量的时间和成本。另外，在另一个本申请提供的实施例中，在步骤S30和步骤S40之间还包括步骤S80。步骤S80为对所述电子背散射衍射图谱进行去噪声处理。增加步骤S80使得所述电子背散射衍射图谱中每个像素点的色阶值更加准确，从而使得最终游丝刚度的确认结果更加准确。附图说明图1为本申请一个实施例中提供的游丝刚度的确认方法的流程图；图2为本申请一个实施例中提供的游丝刚度的确认方法测量的游丝的结构示意图以及局部放大图；图3为本申请一个实施例中通过电子背散射衍射扫描获取的游丝工作面的电子背散射衍射图谱；图4为本申请一个实施例中根据所述电子背散射衍射图每个像素点的色阶值获取每个像素点对应所述游丝工作面位置处晶粒取向欧拉角时使用的RGB色度尺。符号说明：游丝10游丝工作面11游丝截面12具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的游丝刚度的确认方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。请参见图1-2，本申请一个实施例中提供一种游丝刚度的确认方法。所述游丝刚度的确认方法包括：S10，对游丝10进行化学成分分析，获得所述游丝10中含有的化学元素以及每种化学元素对应的质量百分比αX。步骤S10中，αX为化学元素X本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种游丝刚度的确认方法，其特征在于，包括：S10，对游丝(10)进行化学成分分析，获得所述游丝(10)中含有的化学元素以及每种化学元素对应的质量百分比αX；S20，根据所述游丝(10)的化学成分分析结果计算得到所述游丝(10)晶粒在其初始取向坐标系下的柔度张量分量

【技术特征摘要】
1.一种游丝刚度的确认方法，其特征在于，包括：S10，对游丝(10)进行化学成分分析，获得所述游丝(10)中含有的化学元素以及每种化学元素对应的质量百分比αX；S20，根据所述游丝(10)的化学成分分析结果计算得到所述游丝(10)晶粒在其初始取向坐标系下的柔度张量分量S30，建立工作坐标系，所述工作坐标系的X轴沿所述游丝(10)的拉伸方向设置，且所述工作坐标系遵循右手法则，通过电子背散射衍射扫描，获取游丝工作面(11)相对于工作坐标系的电子背散射衍射图谱；S40，根据所述电子背散射衍射图谱中每个像素点的色阶值获取所述电子背散射衍射图谱中每个像素点处晶粒相对于所述工作坐标系的取向欧拉角S50，利用所述柔度张量分量以及所述电子背散射衍射图谱中每个像素点处晶粒相对于所述工作坐标系的取向欧拉角计算得到所述电子背散射衍射图谱中每个像素点处在所述游丝(10)拉伸方向上的弹性模量E’和相应的泊松比ν’；S60，根据所述电子背散射衍射图谱中每个像素点处在所述游丝(10)拉伸方向上的弹性模量E’和相应的泊松比ν’获取所述游丝(10)的等效弹性模量Eeq；S70，根据所述游丝(10)的等效弹性模量Eeq计算得到所述游丝(10)的刚度k。2.根据权利要求1所述的游丝刚度的确认方法，其特征在于，所述S60包括：S61，建立一个与所述电子背散射衍射图谱同等尺寸的二维有限元模型；S62，将所述电子背散射衍射图谱中每个像素点处在所述游丝(10)拉伸方向上的弹性模量E’和相应的泊松比ν’对应地导入有限元模型；S63，使所述有限元模型模拟发生弹性变形过程，获得所述游丝(10)的等效弹性模量Eeq。3.根据权利要求1所述的游丝刚度的确认方法，其特征在于，在所述S60中，所述等效弹性模量Eeq的值为所述电子背散射衍射图谱中每个像素点处在所述游丝(10)的拉伸方向上的弹性模量E’的算术平均值。4.根据权利要求1所述的游丝刚度的确...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世佳，黄智恒，龚翔，黄宝渝，宋鹏涛，
申请(专利权)人：珠海罗西尼表业有限公司，中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44