專利名稱：：高反差高溫柵的制造工藝與應(yīng)用技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于密柵版的制造工藝及密柵云紋法應(yīng)變、應(yīng)力測量技術(shù)。密柵云紋法測量材料在常溫或較高溫受力時位移場和應(yīng)變場的分布及局部區(qū)域的應(yīng)力狀況和應(yīng)力集中現(xiàn)象等已得到了廣泛的應(yīng)用。但在高溫下用云紋法來測量材料受力時的應(yīng)力、應(yīng)變狀況則由于普通柵版的耐熱性差或在高溫下易氧化而受到了一定的限制。目前國內(nèi)外對高溫應(yīng)變測量的柵版制造工藝進(jìn)行了研究，主要集中在柵線的制造工藝及柵線金屬的選擇上。如美國用光刻膠光刻法制造膠柵，并用真空鍍膜法在不銹鋼上制成金柵。在鈦上制成鋁柵(“MoireGratingsforHighTemperatureandLongTimes”《ExperimentalMechanics》October1979)。日本用光刻膠光刻法制成膠柵并用電鍍法鍍金屬柵線。(“ThermestableMoireGridsandItsEvaluations”《TheTechnologyReportsofTheTohokuUniversity》Vol.36<1971>)。比利時也有用光刻膠和腐蝕法制柵的。(MeasurementofTransientthermalPlasticStrains”《Strain》October，1968。上述方法制成的柵雖可比普通柵版承受較高的溫度，但卻存在下列問題1.承受溫度都在860℃以下。2.柵線與基體的反差小，不利于觀察云紋圖及用照相法拍攝記錄云紋圖象。此外在對材料進(jìn)行常溫內(nèi)部應(yīng)變測量時，一般采用將試件剖開，在其剖面上貼上常溫柵版，將試件合成一體進(jìn)行受力試驗，試驗后再分開試件觀察柵版的云紋圖象。但在高溫進(jìn)行上述試驗時，柵版表面會被氧化，且接觸面間的柵線往往會相互焊合，從而使高溫時材料內(nèi)部的應(yīng)變測量不能實現(xiàn)。本發(fā)明的目的是研制一種高反差高溫柵的制造工藝及材料高溫應(yīng)變測量技術(shù)。本發(fā)明的構(gòu)成是用光刻膠光刻制成膠柵后，用電刷鍍法鍍上柵線金屬，并在力學(xué)試驗后對柵線進(jìn)行表面著色處理，以增加其反差。為防止用剖開法測量高溫材料內(nèi)部的應(yīng)變時柵線間的相互焊合及表面氧化，在柵線表面涂以防護(hù)涂料。本發(fā)明具體內(nèi)容如下在磨光(拋光)的試件表面上涂上光刻膠，然后將母版覆蓋在已涂上光刻膠的試件表面進(jìn)行曝光(母版可用普通的柵版)，再經(jīng)過顯影，清洗，堅膜等過程即制成膠柵。然后在已制成膠柵的試件表面上用電刷鍍法鍍上柵線金屬，這樣就在試件表面上制成了金屬柵線。制成柵線的試件即可按常規(guī)的試驗方法進(jìn)行力學(xué)試驗，試件表面即呈現(xiàn)云紋圖。當(dāng)要進(jìn)行試件內(nèi)部高溫應(yīng)變測量時，則可將試件剖成兩半，將其剖分面進(jìn)行拋光，按上述方法在其表面制成金屬柵線，再在剖分面上涂以防護(hù)涂料，以防止高溫時兩側(cè)柵線的相互焊合及氧化。然后將兩個剖分部分重新合一，在其周邊用熔焊法將其焊合，使之成為一個整體，再進(jìn)行高溫力學(xué)試驗，試驗后在焊合處剖開試件即可觀察表面的云紋圖。當(dāng)要對試件表面進(jìn)行高溫應(yīng)變測量時，為防止試件在高溫時的氧化，可采用真空爐或惰性氣體保護(hù)爐加熱。為增加云紋圖的反差，以利于觀察及拍攝云紋圖，對經(jīng)過力學(xué)試驗后的柵線進(jìn)行表面著色處理。本發(fā)明的實施例如下1.以標(biāo)準(zhǔn)高溫拉伸試件為例，將試件測量面的表面磨光(拋光)，當(dāng)制做5線/mm的柵時，光潔度應(yīng)在7左右。對試件表面除油，用肉桂酸脂系的光刻膠(可用市售103-B負(fù)膠)加在試件表面，將試件在勻膠臺上旋轉(zhuǎn)5～60秒(轉(zhuǎn)速為500～1500轉(zhuǎn)/分)，然后旋轉(zhuǎn)5～10分鐘，再進(jìn)入70℃～90℃的烘爐，烘烤15～20分鐘，取出試件，冷卻至室溫，將所需密度的母版(可為普通柵版)覆蓋到涂上光刻膠的試件表面上，用80W汞燈爆光20″～30″(燈距20cm)將曝光后的試件表面用丁酮顯影一分鐘，再用丙酮清洗一分鐘，顯影和清洗時要搖動試件，并用氣流吹干，將顯影、清洗后的試件送入160℃～180℃的烘箱40～60分鐘，進(jìn)行堅膜，即制成光刻膠柵。在已制成光刻膠柵的試件表面用電刷鍍法鍍上柵線金屬，20＃鋼的柵線金屬可用鎳。電刷鍍工藝1)活化用2?；罨?市售商品)電源反接(工件為正極)，電壓為3V。刷4～5遍，刷子與工件的相對速度為4～12m/min。再用3?；罨?市售商品)，電壓為10V，其余參數(shù)與用2＃活化液時相同。2)鍍致密快速鎳鍍液用SDY-2031致密快速鎳鍍液(市售商品)，刷子與工件的相對速度為6～16m/min。電刷正接(鍍筆為正極)，電壓4V，刷2分鐘，電壓5V刷2分鐘，電壓6V6分鐘刷鍍完。在表面制成柵線后的試件即可進(jìn)行力學(xué)試驗，為防止試件表面氧化可在真空爐或惰性氣體保護(hù)爐中加熱。力學(xué)試驗后試件表面即呈現(xiàn)云紋圖。為增加云紋圖的反差，便于觀察和拍攝，可將云紋圖進(jìn)行表面著色處理，20＃鋼上的鎳柵可用一般鋼材的發(fā)黑技術(shù)。2.以大型鍛件熱模擬試驗為例，試件材料為20＃鋼，加熱溫度為1230℃，進(jìn)行試件內(nèi)部的應(yīng)變測量。將試件按測量要求剖分，對其要測量的表面按上述方法制成柵線。然后在試件周邊要焊合處的邊緣開坡口。用棉球蘸丁酮清洗試件表面的柵線。再在柵線上涂抹HM-1防護(hù)涂料(該涂料為清華大學(xué)機械系產(chǎn)品)，然后將兩部分試件焊合成一體(可用一般熔焊方法)。焊合后的試件可用一般力學(xué)試驗方法進(jìn)行力學(xué)試驗。試驗后，剖開試件，除去防護(hù)涂料，用一般清洗方法清洗試件表面，即可觀察云紋圖。為增加云紋圖的反差，便于觀察和拍攝，可對試件的帶柵表面進(jìn)行表面處理，表面處理可按基體材料和柵線金屬不同而異，對20＃鋼上的鎳柵表面，可用一般鋼材的發(fā)黑技術(shù)。本發(fā)明的優(yōu)點是柵版可承受1200℃的高溫。云紋圖反差強，便于觀察及拍攝照片，可以進(jìn)行試件內(nèi)部的應(yīng)變測量，經(jīng)濟(jì)、方便、可靠。權(quán)利要求1.一種用光刻膠、電刷鍍柵線制造高溫柵的方法，其特征是用光刻膠光刻制成膠柵后用電刷鍍法鍍上柵線金屬。2.一種將試件剖開，在其剖面上制做柵線，再將試件覆合進(jìn)行力學(xué)試驗，測量高溫試件內(nèi)部應(yīng)變的方法，其特征是在柵線表面涂以防護(hù)涂料，以防止柵線表面的相互焊合。3.一種增加高溫柵版云紋圖反差的方法，其特征是將帶柵表面著色處理。全文摘要一種高反差高溫柵的制造工藝及應(yīng)用技術(shù)，其具體方法是在試件表面用光刻膠光刻法制成膠柵，再用電刷鍍法鍍上柵線金屬。當(dāng)要測量材料高溫時的內(nèi)部應(yīng)變時，可將試件剖分，在剖分面上制成金屬柵線，然后在柵線表面涂以防護(hù)涂料，再將試件合成一體，并沿其周邊用熔焊法焊合，然后進(jìn)行高溫力學(xué)試驗。試驗后再將試件在焊合處剖開，即可在剖分的表面看到云紋圖。為增加云紋圖的反差，以便于觀察及拍攝云紋圖，可將云紋圖進(jìn)行表面著色處理。20#鋼，鎳柵線的表面著色處理可用一般發(fā)黑技術(shù)。文檔編號G01L1/24GK1043205SQ89109318公開日1990年6月20日申請日期1989年12月21日優(yōu)先權(quán)日1989年12月21日發(fā)明者張志強,金寧,馬喜騰,曹起驤申請人:清華大學(xué)