一种残余应力的在线监测装置及在线监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种残余应力的在线动监测装置及在线监测方法，其中，在线监测装置包括输送辊道

【技术实现步骤摘要】
一种残余应力的在线监测装置及在线监测方法


[0001]本专利技术涉及残余应力监测
，具体而言，涉及一种残余应力的在线监测装置及在线监测方法
。

技术介绍

[0002]残余应力（
Residual Stress
）消除外力或不均匀的温度场等作用后仍留在物体内的自相平衡的内应力
。
机械加工和强化工艺都能引起残余应力
。
如冷拉
、
弯曲
、
切削加工
、
滚压
、
喷丸
、
铸造
、
锻压
、
焊接和金属热处理等，因不均匀塑性变形或相变都可能引起残余应力
。
残余应力一般是有害的，如零件在不适当的热处理
、
焊接或切削加工后，残余应力会引起零件发生翘曲或扭曲变形，甚至开裂
。
或经淬火
、
磨削后表面会出现裂纹
。
残余应力的存在有时不会立即表现为缺陷，而当零件在工作中因工作应力与残余应力的叠加，使总应力超过强度极限时，便出现裂纹和断裂
。
[0003]在材料生产
、
处理或加工过程中，由于材料的局部区域变形的不均匀性从而在材料中产生了残余应力
。
适当的残余应力分布可以成为有利因素提高材料的性能
。
例如通过喷丸强化技术，在金属工件表面形成残余压应力场，可有效提高工件的使用寿命
。
因此，为了更好地利用残余应力优化材料性能，就需要检测和控制材料在生产中各个工序的残余应力
。
[0004]目前，残余应力测定方法可分为有损检测法和无损检测法
。
有损检测法是通过机械加工的方式将被测工件的一部分去除
,
局部残余应力得到释放从而产生相应的应变和位移，根据相关力学原理推算工件的残余应力
。
常用的有损检测方法有钻孔法与环芯法，会对材料本身造成破坏
。
无损检测法是利用残余应力会引起材料中某一物理量
(
如晶面间距
、
超声波在材料中的传播速率或磁导率
)
的变化
,
通过建立此物理量与残余应力之间的关系
,
测定相关物理量从而计算出残余应力
。
在使用无损法进行测量残余应力时，也需要将材料切割，转运至实验室进行操作检测，整个过程繁琐，多为单个取样检测，不能批量检测
。
虽然国内外的检测方法和检测设备多种多样，但是现有的残余应力监测方法和仪器不能很好的满足工业生产的高标准要求
。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一目的在于提供一种残余应力的在线监测装置，该装置结构简单
、
设计合理且使用操作简便
、
使用效果好，设置灵活，监测效率高
、
精度高，能够对整体钢板进行残余应力监测，通过将应力监测装置与输送辊道结合使用，能够实现在线监测残余应力；通过将监测探头与激光照射头配合使用，能够保证应力监测准确，提高监测效率
。
[0007]本专利技术的第二目的在于提供一种残余应力的在线监测方法，该方法通过应用上述的残余应力在线监测装置，能够快速高效的对被测钢板进行残余应力监测，从而得到钢板的残余应力云图
。
[0008]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术提供了一种残余应力 的在线监测装置，包括：输送辊道
、
架设在所述输送辊道上方的监测机架和安装在所述监测机架上且对被测钢板进行残余应力监测的应力监测装置；所述应力监测装置包括安装在所述监测机架上的移动组件
、
监测探头和激光照射头；所述移动组件包括沿水平方向设置的第一移动模组和沿竖直方向设置的第二移动模组，所述第一移动模组安装在所述监测机架上，所述第二模组安装在所述第一移动模组上方，所述监测探头安装在所述第二移动模组的竖直侧面上，所述监测探头与所述被测钢板之间的距离为
10
‑
100mm
；所述激光照射头倾斜设置在所述监测探头的侧壁，所述激光照射头倾斜方向为所述监测探头与所述激光照射头相互靠近的一侧，所述激光照射头的倾斜角度为与垂直方向的夹角为0°‑
75
°
。
[0009]现有技术中，残余应力的监测装置多采用有损法对被测样本的残余应力进行监测，并且检测装置大多设置在实验室，如果要对样本进行监测，首先要对其进行切割取样，或多或少的都会对检测样本造成破坏，难以满足工业生产的在线监测的要求，有鉴于此，本专利技术提供了一种残余应力的在线监测装置，该监测装置通过将监测机架架设在输送辊道上，通过将应力监测装置与输送辊道结合使用，能够在线监测残余应力的要求；通过将监测探头与钢板之间的距离为
10
‑
100mm
，能够保证应力监测准确，同时保持测量光斑直径不变的前提下，避免减少总输出的光子数，保证曝光时间；通过将激光照射头倾斜设置在监测探头的一侧，并且倾斜方向为监测探头与激光照射头相互靠近的一侧，能够保证采用同倾法进行测量，减少距离变化对检测结果的影响，提高监测结果的准确性；通过将激光照射头的倾斜角度设置为与垂直方向的夹角为0°‑
75
°
，能够保证光斑完全照射在被测钢板上，保证残余应力的测量准确性
。
[0010]优选的，所述监测机架上方还设置有测厚传感器，所述测厚传感器设置在所述被测钢板的输入方向的一侧
。
通过设置测厚传感器，对输送辊道上的被测钢板进行厚度检测，将测量结果传递给控制系统中，进而控制监测探头的高度，保证监测探头的高度与被测钢板的高度恒定，提高监测系统的准确性
。
[0011]优选的，还包括激光测距传感器，所述激光测距传感器安装在所述输送辊道的一侧且所述激光测距传感器与所述测厚传感器设置在同侧
。
激光测距传感器能够对输送辊道上的被测钢板进行监测，当感应到被测钢板传输过来后，向控制中心发出感应信号，从而使监测探头调整为准备监测状态
。
[0012]优选的，所述应力监测装置的下方设置有用以校准所述监测探头的校准装置，所述校准装置设置在所述监测机架的侧梁上；优选的，所述校准装置包括并列设置的零应力校准件和全应力校准件
。
通过设置零应力校准件和全应力校准件，能够对监测探头进行标定操作，保证监测探头的监测准确性
。
具体的，零应力校准件为零应力铁粉
。
[0013]优选的，所述激光照射头与所述监测探头之间设置有旋转固定座，所述激光照射头通过所述旋转固定座与所述监测探头可旋转连接
。
旋转固定座起到支撑作用，进而提高
系统整体的结构强度和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种残余应力的在线监测装置，其特征在于，包括输送辊道
、
架设在所述输送辊道上方的监测机架和安装在所述监测机架上且对被测钢板进行残余应力监测的应力监测装置；所述应力监测装置包括安装在所述监测机架上的移动组件
、
监测探头和激光照射头；所述移动组件包括沿水平方向设置的第一移动模组和沿竖直方向设置的第二移动模组，所述第一移动模组安装在所述监测机架上，所述第二移动组安装在所述第一移动模组上方，所述监测探头安装在所述第二移动模组的竖直侧面上，所述监测探头与所述被测钢板之间的距离为
10
‑
100mm
；所述激光照射头倾斜设置在所述监测探头的侧壁，所述激光照射头倾斜方向为所述监测探头与所述激光照射头相互靠近的一侧，所述激光照射头的倾斜角度为与垂直方向的夹角为0°‑
75
°
。2.
根据权利要求1所述的残余应力的在线监测装置，其特征在于，所述监测机架上方还设置有测厚传感器，所述测厚传感器设置在所述被测钢板的输入方向的一侧
。3.
根据权利要求2所述的残余应力的在线监测装置，其特征在于，还包括激光测距传感器，所述激光测距传感器安装在所述输送辊道的一侧且所述激光测距传感器与所述测厚传感器设置在同侧
。4.
根据权利要求1所述的残余应力的在线监测装置，其特征在于，所述应力监测装置的下方设置有用以校准所述监测探头的校准装置，所述校准装置设置在所述监测机架的侧梁上；优选的，所述校准装置包括并列设置的零应力校准件和全应力校准件
。5.
根据权利要求1所述的残余应力的在线监测装置，其特征在于，所述激光照射头与所述监测探头之间设置有旋转固定座，所述激光照...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲海波，赵杰，赵永丰，范立军，
申请(专利权)人：北京华力兴科技发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：