本發(fā)明涉及金屬材料疲勞性能檢測(cè)，尤其涉及一種增強(qiáng)金屬材料疲勞微裂紋顯示對(duì)比度方法。
背景技術(shù)：
1、疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)是一種通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量試樣在設(shè)定交變載荷作用下所產(chǎn)生疲勞裂紋的長(zhǎng)度以研究材料疲勞斷裂特性的一種測(cè)試方式。當(dāng)開展疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)時(shí)，為確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要精確測(cè)量疲勞裂紋擴(kuò)展過(guò)程中的裂紋長(zhǎng)度。在間接測(cè)量方法中，柔度法和電位法是基于裂紋擴(kuò)展中所引起其他物理參數(shù)的變化量，間接計(jì)算獲得裂紋擴(kuò)展平均尺寸、裂紋強(qiáng)度因子范圍δk及裂紋擴(kuò)展速率，但二者操作工序相對(duì)復(fù)雜，較適用于高溫環(huán)境試驗(yàn)，同時(shí)測(cè)量時(shí)對(duì)裂紋長(zhǎng)度敏感及計(jì)算時(shí)引入了過(guò)多變量，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算值與真實(shí)值之間產(chǎn)生較大偏差。在直接測(cè)量方法中，采用高清顯微鏡/攝像機(jī)通過(guò)目測(cè)直接讀取圖像刻度獲得裂紋擴(kuò)展尺寸，操作程序簡(jiǎn)單便捷，已在室溫環(huán)境測(cè)試中獲得了大量應(yīng)用，但是金屬材料表面一般存在表面加工紋理或者劃痕，此時(shí)裂紋形態(tài)與紋理和劃痕較為相似，常常導(dǎo)致難以識(shí)別裂紋和費(fèi)時(shí)費(fèi)力的技術(shù)缺陷，有時(shí)甚至產(chǎn)生誤判。因此，需要一種能增強(qiáng)疲勞微裂紋顯示對(duì)比度方法，以避免表面紋理或劃痕的影響，滿足實(shí)驗(yàn)室精確測(cè)量的需求。
2、在疲勞裂紋跟蹤及監(jiān)測(cè)方面，部分專利已采用相關(guān)技術(shù)手段以實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。專利cn104181225介紹了一種用于鋼橋面板疲勞裂紋跟蹤監(jiān)測(cè)裝置及其監(jiān)測(cè)方法，該方法在監(jiān)測(cè)鋼橋面板上噴灑反差增強(qiáng)劑與黑水磁懸液，采用磁粉探傷方法顯示疲勞裂紋形狀及位置；專利108760546介紹了一種基于紅外熱像技術(shù)的疲勞裂紋擴(kuò)展速率測(cè)量方法，該方法對(duì)滿足所需幾何尺寸及表面粗糙度的試樣噴涂黑色啞光漆，目的是提高試樣表面的發(fā)射率，適用于紅外熱成像法實(shí)時(shí)記錄疲勞裂紋尖端區(qū)域的溫度場(chǎng)演化過(guò)程并自動(dòng)識(shí)別裂紋尖端位置；專利cn110295340介紹了基于等離子噴涂的裂紋監(jiān)測(cè)傳感器及其制備、監(jiān)測(cè)方法，該方法采用等離子噴涂將絕緣基底層、損傷傳感元和封裝保護(hù)層集成在目標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)表面，通過(guò)測(cè)量監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的裂紋面兩端的電位差，確定檢測(cè)結(jié)構(gòu)的裂紋長(zhǎng)度；專利cn110926972介紹了微動(dòng)疲勞表面裂紋檢測(cè)方法及系統(tǒng)，該方法采用二元硅橡膠對(duì)相互接觸部位復(fù)膜，通過(guò)觀察復(fù)膜薄片確定接觸部位的裂紋。綜上所述，上述專利都是通過(guò)采用相關(guān)技術(shù)手段及相匹配的檢測(cè)方法以提高裂紋顯示對(duì)比度，從而實(shí)現(xiàn)裂紋尺寸的準(zhǔn)確測(cè)量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是：有鑒于此，本發(fā)明提供一種增強(qiáng)金屬材料疲勞微裂紋顯示對(duì)比度方法，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。
2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：
3、提供一種增強(qiáng)金屬材料疲勞微裂紋顯示對(duì)比度方法，該方法包括如下步驟：
4、步驟1、試樣準(zhǔn)備
5、對(duì)板狀試樣進(jìn)行機(jī)加工，加工出裂紋，并且確定裂紋尖端符合試驗(yàn)要求
6、對(duì)板狀試樣表面進(jìn)行打磨和拋光，使得表面粗糙度符合疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)需求；
7、步驟2、表面處理
8、在待測(cè)試樣表面噴涂黑色吸光涂料，形成均勻的黑色吸光涂層，以吸收光源發(fā)射的可見光；實(shí)現(xiàn)強(qiáng)吸光效果。
9、步驟3、疲勞試驗(yàn)
10、在疲勞試驗(yàn)機(jī)上采用與試樣適配的夾具安裝試樣，并將光源調(diào)至對(duì)應(yīng)位置，并調(diào)整高清攝像機(jī)的鏡頭焦距直至清晰觀察到所述裂紋尖端輪廓；
11、步驟4、對(duì)所述試樣進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)。
12、進(jìn)一步地，所述吸光涂層為強(qiáng)吸光涂層。
13、進(jìn)一步地，所述機(jī)加工的裂紋位于所述板狀試樣的中部。
14、進(jìn)一步地，所述打磨和拋光的方位為沿垂直于裂紋擴(kuò)展路徑方向進(jìn)行。
15、進(jìn)一步地，所述黑色吸光涂層厚度為10～20μm。當(dāng)裂紋未擴(kuò)展時(shí)，所述強(qiáng)吸光涂料吸收強(qiáng)光源發(fā)射的可見光或紫外線，圖像顯示黑色背景。
16、進(jìn)一步的，所述吸光涂層中具有熒光劑，所述光源為紫外光
17、當(dāng)裂紋擴(kuò)展時(shí)，強(qiáng)吸光涂層隨裂紋撕裂，可見光在裂紋處產(chǎn)生漫反射被高清攝像機(jī)捕捉，形成與背景強(qiáng)烈反差、且與裂紋重疊的光亮線條。
18、進(jìn)一步地，所述光源為強(qiáng)光源。
19、進(jìn)一步地，所述光源為直射或斜射試樣表面。
20、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明針對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)提出一種有效增強(qiáng)金屬材料疲勞微裂紋顯示對(duì)比度方法。在現(xiàn)有疲勞微裂紋的測(cè)量方法中，絕大多數(shù)采用高清顯微鏡/攝像機(jī)的技術(shù)方案，依靠目視觀察從材料表面尋找裂紋，由于材料表面一般存在表面加工紋理或者劃痕，受到上述影響易導(dǎo)致判斷裂紋困難和費(fèi)時(shí)費(fèi)力的技術(shù)缺陷，甚至產(chǎn)生誤判。本方法采用在材料表面噴涂薄而均勻的黑色強(qiáng)吸光涂層或熒光劑涂層+黑色強(qiáng)吸光涂層方法，當(dāng)裂紋擴(kuò)展時(shí)，涂層隨裂紋撕裂，通過(guò)強(qiáng)光源產(chǎn)生與背景強(qiáng)烈反差、且與裂紋位置重疊的光亮線條，根據(jù)此判斷裂紋位置和尺寸，并提高測(cè)量精度以準(zhǔn)確獲得裂紋擴(kuò)展速率數(shù)據(jù)。
1.一種增強(qiáng)金屬材料疲勞微裂紋顯示對(duì)比度方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)金屬材料疲勞微裂紋顯示對(duì)比度方法，其特征在于：所述吸光涂層為強(qiáng)吸光涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)金屬材料疲勞微裂紋顯示對(duì)比度方法，其特征在于：所述機(jī)加工的裂紋位于所述板狀試樣的中部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)金屬材料疲勞微裂紋顯示對(duì)比度方法，其特征在于：所述打磨和拋光的方位為沿垂直于裂紋擴(kuò)展路徑方向進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)金屬材料疲勞微裂紋顯示對(duì)比度方法，其特征在于：所述黑色吸光涂層厚度為10～20μm。當(dāng)裂紋未擴(kuò)展時(shí)，所述強(qiáng)吸光涂料吸收強(qiáng)光源發(fā)射的可見光或紫外線，圖像顯示黑色背景。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)金屬材料疲勞微裂紋顯示對(duì)比度方法，其特征在于：所述吸光涂層中具有熒光劑，所述光源為紫外光。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)金屬材料疲勞微裂紋顯示對(duì)比度方法，其特征在于：所述光源為強(qiáng)光源。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)金屬材料疲勞微裂紋顯示對(duì)比度方法，其特征在于：所述光源為直射或斜射試樣表面。