基于蚀刻变形评价薄板残余应力的方法及测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于蚀刻变形评价薄板残余应力的方法及测试装置，基于蚀刻变形评价薄板残余应力的方法包括：S1：沿试样薄板的长度方向切割出多个翅片，在试样薄板上设置对应多个翅片的蚀刻位置；S2：选取材质与试样薄板相同的标样薄板，在标样薄板厚度方向上的一侧加工多个底面为蚀刻面的蚀刻孔位，多个蚀刻面距离标样薄板表面的距离不同；S3：将蚀刻位置和多个蚀刻孔位同时浸入蚀刻液中并同步蚀刻，蚀刻位置的被蚀刻深度和蚀刻孔的被蚀刻深度成正比，计算并记录每一个蚀刻孔位贯穿标样薄板时蚀刻位置的被蚀刻深度和多个翅片的弯曲情况。采用该方案，能够解决现有技术中的无法测试薄板残余应力在宽度上分布均匀性及厚度上分布梯度的问题。上分布梯度的问题。上分布梯度的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于蚀刻变形评价薄板残余应力的方法及测试装置


[0001]本专利技术涉及薄板残余应力表征
，具体而言，涉及一种基于蚀刻变形评价薄板残余应力的方法及测试装置。

技术介绍

[0002]薄板制备过程中，受制于设备控制能力，宽度方向上的冷却条件和力学条件存在差异，导致薄板残余应力在宽度上分布不均匀，进而导致薄板产品在宽度不同位置蚀刻或机加工过程中变形量不一致，甚至导致板材的整体加工变形不合格。
[0003]目前评价薄板残余应力的方法，常采用局部取样测试分析，或者采用X射线法等无损检测技术沿着板材宽度进行残余应力测试。局部取样难以反映整宽度的残余应力均匀性，X射线无损检测技术穿透深度达到100um以上，测试结果为100um厚度范围内残余应力均值，对于0.1mm~0.2mm范围的薄板，X射线法难以获得残余应力在厚度上的分布梯度。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于蚀刻变形评价薄板残余应力的方法及测试装置，以解决现有技术中的无法测试薄板残余应力在宽度上分布的均匀性及厚度上的分布梯度的问题。
[0005]为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种基于蚀刻变形评价薄板残余应力的方法，包括：S1：沿试样薄板的长度方向间隔切割出多个平行于试样薄板宽度方向的翅片，每个翅片的长度相同且均小于试样薄板的宽度，在沿试样薄板的宽度方向上设置对应多个翅片的蚀刻位置；S2：选取材质与试样薄板相同的标样薄板，在标样薄板厚度方向上的一侧加工多个蚀刻孔位，蚀刻孔位内的底面为蚀刻面，多个蚀刻孔位的蚀刻面距离标样薄板表面的距离各不相同；S3：将试样薄板的蚀刻位置和标样薄板的多个蚀刻孔位同时浸入蚀刻液中，蚀刻液对蚀刻位置和多个蚀刻孔位同步蚀刻，蚀刻位置的被蚀刻深度和蚀刻孔的被蚀刻深度成正比，计算并记录每一个蚀刻孔位沿标样薄板的厚度方向贯穿标样薄板时蚀刻位置的被蚀刻深度以及多个翅片的弯曲情况，以得出试样薄板残余应力在宽度上分布的均匀性及厚度上的分布梯度。
[0006]进一步地，S1还包括：在试样薄板外表面粘贴第一防蚀刻膜，每个翅片的第一防蚀刻膜上均预留出沿试样薄板宽度方向延伸的条形避让口，多个条形避让口沿试样薄板的宽度方向顺次设置并形成蚀刻位置，记录条形避让口的尺寸。
[0007]进一步地，S2还包括：在标样薄板厚度方向上的一侧粘贴第二防蚀刻膜，采用铣削设备在标样薄板贴有第二防蚀刻膜的一侧钻取多个深度不同的盲孔，多个盲孔形成多个蚀刻孔位；其中，盲孔的深度为d0，标样薄板的厚度为d1，第二防蚀刻膜的厚度为d2，d2≤d0＜（d1+d2）。
[0008]进一步地，S3还包括：蚀刻液通过蚀刻位置对试样薄板的一侧进行蚀刻；蚀刻液通过多个蚀刻孔位对标样薄板的一侧进行蚀刻，同时对标样薄板背离蚀刻孔位的一侧进行蚀刻。
[0009]进一步地，S3还包括：在第一次出现某一个蚀刻孔位贯穿标样薄板时，记录其穿透标样薄板的被蚀刻深度a0，并计算得到蚀刻液通过蚀刻位置对试样薄板的被蚀刻深度为a0/2，同时记录此时多个翅片的弯曲情况；每出现一个新的蚀刻孔位贯穿标样薄板时对应重复一次以上步骤，直至所有蚀刻孔位均贯穿标样薄板。
[0010]进一步地，S2还包括：在选取标样薄板时，试样薄板的厚度为d3，蚀刻孔位的蚀刻面贯穿标样薄板所需的最大深度为d1，d1≤2d3。
[0011]进一步地，S3还包括：在对试样薄板进行蚀刻前，对试样薄板未加工翅片的一侧进行固定，并为多个翅片在标样薄板的厚度方向上预留弯曲空间；在对标样薄板进行蚀刻前，对标样薄板未加工蚀刻孔位的一侧进行固定。
[0012]根据本专利技术的另一方面，提供了一种测试装置，测试装置采用上述的基于蚀刻变形评价薄板残余应力的方法，测试装置包括：支撑框架；蚀刻箱，设置在支撑框架内，蚀刻箱用于放置蚀刻液；转接结构，设置在支撑框架上，试样薄板和标样薄板均设置在转接结构上，蚀刻位置和多个蚀刻孔位均位于蚀刻箱内；变形采集组件，可移动地设置在支撑框架上，以记录试样薄板的多个翅片的变形情况。
[0013]进一步地，转接结构包括旋紧组件、转接板、安装座、和耐蚀组件，支撑框架具有位于蚀刻箱上方的安装口，转接板的一端穿过安装口并穿设在蚀刻箱内，转接板的另一端通过旋紧组件与安装口所在的支撑框架的平面连接，安装座设置在转接板穿入蚀刻箱内的一端且具有插接槽，试样薄板不包含翅片的部分穿设在插接槽内并通过耐蚀组件固定，试样薄板与转接板间隔，标样薄板通过耐蚀组件固定在安装座上，标样薄板向下延伸且多个蚀刻孔位在竖直方向上均避让安装座和/或转接板。
[0014]进一步地，变形采集结构包括线性模组和设置在线性模组上的激光位移传感器，线性模组包括导轨和可移动地设置在导轨上的滑动座，导轨的延伸方向平行于试样薄板的长度方向，激光位移传感器设置在滑动座上，导轨设置在支撑框架的顶部，激光位移传感器位于蚀刻位置以及蚀刻箱和/或蚀刻液的蚀刻液面上方，以检测多个翅片的弯曲情况。
[0015]进一步地，测试装置还包括显示屏组件，支撑框架包括框架主体和分别设置在框架主体顶部、底部的上支撑板、下支撑板，显示屏组件设置在上支撑板上并和变形采集结构电连接，以显示变形采集结构收集的试样薄板的变形量以及残余应力，蚀刻箱设置在下支撑板上并位于框架主体内，转接结构设置在上支撑板上。
[0016]应用本专利技术的技术方案，提供了一种基于蚀刻变形评价薄板残余应力的方法，包括：S1：沿试样薄板的长度方向间隔切割出多个平行于试样薄板宽度方向的翅片，每个翅片的长度相同且均小于试样薄板的宽度，在沿试样薄板的宽度方向上设置对应多个翅片的蚀刻位置；S2：选取材质与试样薄板相同的标样薄板，在标样薄板厚度方向上的一侧加工多个蚀刻孔位，蚀刻孔位内的底面为蚀刻面，多个蚀刻孔位的蚀刻面距离标样薄板表面的距离各不相同；S3：将试样薄板的蚀刻位置和标样薄板的多个蚀刻孔位同时浸入蚀刻液中，蚀刻液对蚀刻位置和多个蚀刻孔位同步蚀刻，蚀刻位置的被蚀刻深度和蚀刻孔的被蚀刻深度成正比，计算并记录每一个蚀刻孔位沿标样薄板的厚度方向贯穿标样薄板时蚀刻位置的被蚀刻深度以及多个翅片的弯曲情况，以得出试样薄板残余应力在宽度上分布的均匀性及厚度上的分布梯度。采用本方案，由于标样薄板和试样薄板的材质相同，蚀刻液对标样薄板和试样薄板起到的蚀刻效果也相同，故蚀刻液对标样薄板和试样薄板的蚀刻深度也相同或成正
比。将试样薄板和标样薄板进入蚀刻液后，蚀刻液同时对蚀刻位置处的多个翅片部分以及多个蚀刻孔位处的标样薄板进行蚀刻，由于多个蚀刻孔位距离标样薄板的表面距离各不相同，多个蚀刻孔位的穿透标样薄板的时间也不同，每有一个蚀刻孔位穿透标样薄板，操作人员便记录该蚀刻孔位的被蚀刻深度，通过该蚀刻孔位的被蚀刻深度即可计算得到多个翅片在蚀刻位置的被蚀刻深度，同时记录多个翅片在此时的弯曲情况，直至所有蚀刻孔位均穿透标样薄板，操作人员记录多组不同翅片在不同蚀刻深度下的弯曲情况，以得到试样薄板残余应力在宽度方向上和厚度方向上的分布情况。这样设置，便于对薄板残余应力分布情况的评价表征，避免了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于蚀刻变形评价薄板残余应力的方法，其特征在于，包括：S1：沿试样薄板（10）的长度方向间隔切割出多个平行于所述试样薄板（10）宽度方向的翅片，每个翅片的长度相同且均小于所述试样薄板（10）的宽度，在沿所述试样薄板（10）的宽度方向上设置对应多个所述翅片的蚀刻位置（17）；S2：选取材质与所述试样薄板（10）相同的标样薄板（16），在所述标样薄板（16）厚度方向上的一侧加工多个蚀刻孔位（21），所述蚀刻孔位（21）内的底面为蚀刻面，多个所述蚀刻孔位（21）的蚀刻面距离所述标样薄板（16）表面的距离各不相同；S3：将所述试样薄板（10）的蚀刻位置（17）和所述标样薄板（16）的多个蚀刻孔位（21）同时浸入蚀刻液中，蚀刻液对所述蚀刻位置（17）和多个所述蚀刻孔位（21）同步蚀刻，所述蚀刻位置（17）的被蚀刻深度和所述蚀刻孔的被蚀刻深度成正比，计算并记录每一个所述蚀刻孔位（21）沿所述标样薄板（16）的厚度方向贯穿所述标样薄板（16）时所述蚀刻位置（17）的被蚀刻深度以及多个所述翅片的弯曲情况，以得出所述试样薄板（10）残余应力在宽度上分布的均匀性及厚度上的分布梯度。2.根据权利要求1所述的基于蚀刻变形评价薄板残余应力的方法，其特征在于，S1还包括：在所述试样薄板（10）外表面粘贴第一防蚀刻膜（19），每个所述翅片的所述第一防蚀刻膜（19）上均预留出沿所述试样薄板（10）宽度方向延伸的条形避让口，多个所述条形避让口沿所述试样薄板（10）的宽度方向顺次设置并形成所述蚀刻位置（17），记录所述条形避让口的尺寸。3.根据权利要求1所述的基于蚀刻变形评价薄板残余应力的方法，其特征在于，S2还包括：在所述标样薄板（16）厚度方向上的一侧粘贴第二防蚀刻膜（22），采用铣削设备在所述标样薄板（16）贴有所述第二防蚀刻膜（22）的一侧钻取多个深度不同的盲孔，多个所述盲孔形成多个所述蚀刻孔位（21）；其中，所述盲孔的深度为d0，所述标样薄板（16）的厚度为d1，所述第二防蚀刻膜（22）的厚度为d2，d2≤d0＜（d1+d2）。4.根据权利要求1所述的基于蚀刻变形评价薄板残余应力的方法，其特征在于，S3还包括：蚀刻液通过所述蚀刻位置（17）对所述试样薄板（10）的一侧进行蚀刻；蚀刻液通过多个所述蚀刻孔位（21）对所述标样薄板（16）的一侧进行蚀刻，同时对所述标样薄板（16）背离所述蚀刻孔位（21）的一侧进行蚀刻。5.根据权利要求4所述的基于蚀刻变形评价薄板残余应力的方法，其特征在于，S3还包括：在第一次出现某一个所述蚀刻孔位（21）贯穿所述标样薄板（16）时，记录其穿透所述标样薄板（16）的被蚀刻深度a0，并计算得到蚀刻液通过所述蚀刻位置（17）对所述试样薄板（10）的被蚀刻深度为a0/2，同时记录此时多个所述翅片的弯曲情况；每出现一个新的所述蚀刻孔位（21）贯穿所述标样薄板（16）时对应重复一次以上步骤，直至所有蚀刻孔位（21）均贯穿所述标样薄板（16）。6.根据权利要求4所述的基于蚀刻变形评价薄板残余应力的方法，其特征在于，S2还包括：在选取所述标样薄板（16）时，所述试样薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军强，刘成，曹海龙，黄东男，刘旺，刘萌，董学光，任毅斌，宋小雨，
申请(专利权)人：中国铝业集团高端制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：