НАНЕСЕНИЕ СЕТОК, РАСТРОВ И ФИГУР НА ОБРАЗЦЫ, ДЕТАЛИ И ЭКРАНЫ

В зависимости от поставленных исследовательских задач, а также от материала детали, от заданных предельных деформаций и внешних условий (температуры, влагостойкости, контакта со средой и т. д.), разрабатывают тех­нологию нанесения сеток, растров и фигур. При нанесении базовых фигур учитывают и метод измерения деформаций, поскольку контрастность воспроизведения или наблюдения, фактура материала, светопрозрачность, ширина черных и светлыхглиний и другие факторы влияют на точность и трудоемкость обработки результатов.

Царапание сеток и растровприменяют при механических испытаниях материалов и при исследовании технологических задач обработки металлов давлением. Операцию проводят с помощью игл, специально заточенных победитовых резцов, корундовых и алмазных инденторов и наконечников. Растры с линеатурой до 10 линий /мм изготовляют на делительных машинах линованием парафи­нированной поверхности стекла, после чего выполняют химическое травление линий в стекле и заполнение их краской. Эталонные растры и сетки, изготовленные на прецизионных делительных машинах, служат в качестве шаблонов для снятия реплик и фотокопий, которые затем используются в качестве контрольных растров и сеток сначала для нанесения фотоспособом рабочего растра на детали, а затем в качестве базового для измерения методом сеток или методом муаровых полос.

В задачах обработки металлов давлением сетки и растры наносят иногда непосредственно на металл; в этом случае поверхность полированных образцов, как правило, перед царапанием покрывают тонким слоем контрастного металла способами вакуумного напыления или гальваническим, чтобы создать цветовое различие и контраст в линиях сетки. Хороший эффект получают, например, меднением стальных образцов.

Накатка координатных сеток, фигури растровиспользуется для нанесения базовых элементов при изучении пластических деформаций и разрушения.

Оригинал сетки изготовляют в виде цинкового клише с рельефом сетки заданного рисунка. Для перенесения сетки с матрицы на деталь применяют упругие валики, в том числе сложной формы (для нанесения сеток на тела вращения и сложные поверхности). На зеркальное стекло или мраморную плиту валиком тонким слоем раскатывают типографскую краску и переносят ее на матрицу, а затем другим валиком переносят рисунок сетки на деталь. Шаг базовых фигур находится в пределах 0,25-5 мм при толщине линий в сетках 0,02—0,08 мм.

Офсетный способизготовления формы-клише значительно упрощает технику нанесения сеток и растров и позволяет покрыть большую площадь на плоских и небольшой кривизны деталях из жестких и мягких материалов (кау­чук, резина). Офсетная печать основана на принципе избирательного смачива­ния формы — изображения сетки или растра, согласно которому печатающие элементы хорошо воспринимают типографскую краску, но отталкивают воду, а пробельные — наоборот. Перенос изображения с офсетной формы на исследуе­мую поверхность осуществляют, как и с цинкового клише, — эластичным рези­новым цилиндрическим валиком. Офсетную форму изготовляют фотохимичес­ким способом с применением эталонных пленочных фотонегативов по стандартной технологии.

Выдавливание или штампованиесеток на поверхность пластических материалов осуществляют жесткой матрицей, затем материал отжигают и из заготовки с сеткой вырезают образцы.

Перфорирование сеток-решеток,применяемых в исследовании процессов ОМД, осуществляют по сеточным шаблонам высверливанием и развертыванием пакета из тонкой алюминиевой или свинцовой фольги. С появлением лазерной прошивки малых отверстий технология перфорации, в том числе для сеток - ре­шеток может принципиально измениться.

Фотосетки и фоторастры— наиболее распространенные современные элементы оптико-геометрических методов. Изготовленные на стеклянных подложках, они являются эталонами при измерениях и репродуцировании. Фотокопии на пленке служат для контактной печати, а также для переноса эмульсии с растром по так называемому "способу расслаивающихся пленок".

Двойной экспозицией со сдвигом эталонного растра на 1/4 и 1/2 шага можно получить решетку с частотой линий вдвое большей, чем исходная; этим способом, например, получили сетку с размером ячейки 100 мкм и толщиной линий 10 мкм последовательной пересъемкой растра со сдвигом и поворо­том на 90°.

Высокочастотные растры получают методом неподвижного интерференцион­ного поля или топографического мультиплицирования на топографичес­кие фотопластинки. При правильном выборе фотопроцессов и материала воз­можно получение растров с частотой до 1000 линий / мм.

Однородности деформации И должна увеличиваться с уменьшением размеров ячейки делительной сетки. С другой стороны, точность получаемых результатов зависит также и от точности измерения размеров ячейки, которая падает с уменьшением ее линейных размеров. Во всяком случае, минимальные размеры ячейки делительной сетки должны значительно превышать размеры зерен кристаллического тела, так как в противном случае можно ожидать проявления микроанизотропии, когда, очевидно, теряют силу зависимости, установленные для идеальных изотропных тел. Ниже дается краткий обзор наиболее известных методик обработки искаженных деформацией ячеек сетки, предложенных различными исследователями.

МЕТОД Э. ЗИБЕЛЯ.

Широко известна методика, предложенная Э. Зибелем.

Исходная квадратная ячейка делительной сетки при однородной деформации превращается в параллелограмм. Вписанная в исходный квадрат окружность превра­щается в эллипс (рис. 8.1). Фиксируются сопряженные диаметры , соединяющие точки касания эллипса со сторонами параллелограмма, и угол между ними.

Рис. 8.1. Схема преобразования окружности в эллипс по Э. Зибелю

Главные оси эллипса определяются так:

(8.1)

Угол между большой главной осью эллипса и большим сопряженным диаметром вычисляется по формуле:

(8.2)

Главные компоненты деформации находятся по уравнениям:

; (8.3)

,

а интенсивность деформации с учетом условия несжимаемости определяется так:

(8.4)

Для выполнения расчетов удобно пользоваться координатами точек Касания A, В, С и D, а полученные характеристики формоизменения считать локальными для точки 0 в центре ячейки (рис. 8.1).