專利名稱：沖擊壓痕法測量殘余應(yīng)力壓痕制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及殘余應(yīng)力測量技術(shù)，具體地說是一種沖擊壓痕法測量殘余應(yīng)力壓痕制造裝置。
目前測量殘余應(yīng)力的方法主要有3種全釋放法、X射線法、盲孔法?？煞譃閮深?，其中X射線法屬于物性法范疇，是利用材料在應(yīng)力作用下物性(晶格常數(shù))發(fā)生變化的原理測定殘余應(yīng)力，這類方法的優(yōu)點是在測定過程中不損壞被測工件，屬無損殘余應(yīng)力檢測；缺點是對材料特性和樣品的表面狀態(tài)依賴性很大，因而在實際檢測中較難把握，精度也難以保證，因而在焊接結(jié)構(gòu)使用現(xiàn)場使用較少(X射線設(shè)備的便攜性不夠，對焊接結(jié)構(gòu)測量誤差偏大)。全釋放法和盲孔法屬于應(yīng)力釋放法范疇，全釋放法是一種破壞性的方法，靠應(yīng)力的全部釋放獲得很高的測量精度；盲孔法是利用鉆一小盲孔使構(gòu)件中的殘余應(yīng)力釋放，由于采用應(yīng)變片作為測量敏感元件，因此具有較高的測量精度，且設(shè)備也便于攜帶，但卻在一定程度上損傷被測件。壓痕法測殘余應(yīng)力是一種全新的應(yīng)力測量技術(shù)，它的測量原理是利用附加應(yīng)力場與原始應(yīng)力場疊加后的輸出應(yīng)變的變化規(guī)律測殘余應(yīng)力。這種測量方法的優(yōu)點在于1.簡便、易用；2.精度較高；3.無損，只留下φ1.3mm，深0.3mm左右的凹坑。特別適合于現(xiàn)場測量。但是要正確進行測量，沖擊壓痕制造裝置是該測量方法中的關(guān)鍵之一。一般，沖擊壓痕法測量殘余應(yīng)力裝置有以下幾個部分構(gòu)成應(yīng)變片、應(yīng)變儀、壓痕制造裝置、壓痕對中測量裝置以及底座等組成。壓痕制造裝置的技術(shù)要求是1.由于壓痕位置的偏移，將會影響應(yīng)力的測量精度，因此必須保證壓痕定位準(zhǔn)確，要求壓痕偏離中心的距離不大于0.02mm；2.因為重復(fù)擊打可以影響應(yīng)力測量精度，所以同一壓痕不能進行兩次以上(含兩次)重復(fù)擊打，即每一點只能進行一次擊打；3.針對不同測量對象，要求壓痕尺寸能進行相應(yīng)的調(diào)整，因此要求沖擊力可調(diào)，打擊高度可調(diào)。在現(xiàn)有技術(shù)中，制造壓痕是靠手工用錘擊打壓頭制造，壓痕制造的質(zhì)量受人為因素影響很大，從而導(dǎo)致殘余應(yīng)力的測量出現(xiàn)人為誤差。
本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、定位準(zhǔn)確的沖擊壓痕法測量殘余應(yīng)力壓痕制造裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是安裝在底座上的導(dǎo)筒里，與底座之間緊密配合，滑動安裝，由作為動力部分的打擊錘、作為制造壓痕機構(gòu)的沖擊頭、擊發(fā)機構(gòu)和套筒組成，其中所述擊發(fā)機構(gòu)安裝在套筒一端，沖擊頭安裝在套筒的另一端，打擊錘通過擊發(fā)機構(gòu)安裝在套筒內(nèi)，于擊發(fā)機構(gòu)和沖擊頭之間，打擊錘前部與沖擊頭后部為擊打式接觸連接結(jié)構(gòu)；具體為打擊錘由錘頭、錘桿、動力彈簧組成，所述錘桿插裝于擊發(fā)機構(gòu)所設(shè)的中孔里，其外壁與擊發(fā)機構(gòu)的中孔內(nèi)壁滑動配合，動力彈簧安裝在錘頭與擊發(fā)機構(gòu)之間，于錘桿上；沖擊頭由塞堵、外套、防反彈彈簧、沖擊桿、卡箍、緩沖墊組成，所述外套為筒狀結(jié)構(gòu)，一端具有柱狀縮口，另一端與凸形塞堵螺紋安裝；沖擊桿前部為錐形，穿插安裝于外套縮口里，并探露于套筒外表面，錐形尖端鑲嵌一鋼珠，其后端從塞堵上所設(shè)孔中穿出，于錘頭前方，沖擊桿與塞堵上所設(shè)的孔壁緊密配合，沖擊桿上設(shè)一卡箍，防反彈彈簧安裝在卡箍與套筒縮口端之間，于沖擊桿上，在卡箍與塞堵之間設(shè)有緩沖墊；在擊發(fā)機構(gòu)由扳機、調(diào)節(jié)彈簧、擊發(fā)座、連接框架、安全蓋組成，其中與套筒螺紋連接的擊發(fā)座為帽狀，頂部表面上設(shè)有大小兩個凸臺A、B于一條水平中心線上，安全蓋與擊發(fā)座側(cè)表面螺紋連接；連接框架一側(cè)邊框上帶有卡舌與相鄰的邊框通過銷軸活動連接，所述卡舌插裝于擊發(fā)座上的大凸臺側(cè)孔里，與錘桿接觸連接，連接框架折扣在大凸臺四周，相對于設(shè)有卡舌的另一邊框上設(shè)一螺紋孔，扳機連同其上套裝的調(diào)節(jié)彈簧一起插入擊發(fā)座另一小凸臺的側(cè)孔，至連接框架上所設(shè)螺紋孔里；套筒靠近沖擊頭端安裝兩組微調(diào)螺釘；在錘桿上安設(shè)一在起動沖擊頭時起定位導(dǎo)向鎖緊作用的軸向?qū)驕喜?；在?dǎo)向溝槽里設(shè)有卡扳機用卡舌孔；所述每組微調(diào)螺釘個數(shù)為3～4個；所述沖擊頭的外套外壁與套筒上微調(diào)螺釘相應(yīng)位置處設(shè)有周向溝槽。
本實用新型具有如下優(yōu)點1.本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)中用錘擊或打擊頭制造壓痕相比，壓痕制造質(zhì)量明顯提高，表現(xiàn)在壓痕尺寸穩(wěn)定，大小可調(diào)，壓痕邊緣清晰，定位準(zhǔn)確，偏移誤差小于0.02mm，能基本消除人為誤差。
2.本實用新型集定位、打擊、調(diào)節(jié)于一身，具有結(jié)構(gòu)小巧、簡單、易操作的特點，應(yīng)用于化工、水電等行業(yè)重要結(jié)構(gòu)的應(yīng)力測量能滿足現(xiàn)場使用要求。


圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1中打擊錘結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖1中打擊頭結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為圖1中擊發(fā)機構(gòu)立體外形放大圖。
圖5為圖1中套筒結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本實用新型一個實施例中測量時壓痕制造裝置與底座的相對位置示意圖。
圖7為圖4中擊發(fā)機構(gòu)立體組裝圖。
圖8為圖4中擊發(fā)機構(gòu)立體分解示意圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型結(jié)構(gòu)作進一步詳細說明。
如圖1～8所示，安裝在底座5上的導(dǎo)筒里，與底座5之間緊密配合，滑動安裝，由作為動力部分的打擊錘1、作為制造壓痕機構(gòu)的沖擊頭2、擊發(fā)機構(gòu)3和套筒4組成，其中所述擊發(fā)機構(gòu)3安裝在套筒4一端，沖擊頭2安裝在套筒4的另一端，打擊錘1通過擊發(fā)機構(gòu)3安裝在套筒4內(nèi)，于擊發(fā)機構(gòu)3和沖擊頭2之間，打擊錘1前部與沖擊頭2后部為擊打式接觸連接結(jié)構(gòu)；具體為打擊錘1由錘頭11、錘桿12、動力彈簧13組成，所述錘桿12插裝于擊發(fā)機構(gòu)3所設(shè)的中孔里，其外壁與擊發(fā)機構(gòu)的中孔內(nèi)壁滑動配合，動力彈簧13安裝在錘頭11與擊發(fā)機構(gòu)3之間，于錘桿12上；沖擊頭2由塞堵21、外套22、防反彈彈簧23、沖擊桿24、卡箍25、緩沖墊26組成，所述外套22為筒狀結(jié)構(gòu)，一端具有柱狀縮口，另一端與凸形塞堵21螺紋安裝；沖擊桿24前部為錐形，穿插安裝于外套22縮口里，并探露于套筒4外表面，錐形尖端鑲嵌一鋼珠，其后端從塞堵21上所設(shè)孔中穿出，于錘頭11前方，沖擊桿24與塞堵21上所設(shè)的孔壁緊密配合，沖擊桿24上設(shè)一卡箍25，防反彈彈簧23安裝在卡箍25與套筒縮口端之間，于沖擊桿24上，在卡箍25與塞堵21之間設(shè)有緩沖墊26；在擊發(fā)機構(gòu)3由扳機31、調(diào)節(jié)彈簧32、擊發(fā)座33、連接框架34、安全蓋37組成，其中與套筒4螺紋連接的擊發(fā)座33為帽狀，頂部表面上設(shè)有大小兩個凸臺A35、B35′于一條水平中心線上，安全蓋37與擊發(fā)座33側(cè)表面螺紋連接；連接框架34一側(cè)邊框上帶有卡舌36與相鄰的邊框通過銷軸活動連接，所述卡舌36插裝于擊發(fā)座33上的大凸臺35側(cè)孔里，與錘桿12接觸連接，連接框架34折扣在大凸臺35四周，相對于設(shè)有卡舌36的另一邊框上設(shè)一螺紋孔，扳機31連同其上套裝的調(diào)節(jié)彈簧32一起插入擊發(fā)座33另一小凸臺35′的側(cè)孔，至連接框架34上所設(shè)螺紋孔里；套筒4靠近沖擊頭2端安裝兩組微調(diào)螺釘41；另外，在錘桿12上安設(shè)一在起動沖擊頭2時起定位導(dǎo)向鎖緊作用的軸向?qū)驕喜?4；在導(dǎo)向溝槽14里設(shè)有卡扳機31用卡舌孔15；所述每組微調(diào)螺釘41個數(shù)為4個；所述沖擊頭2的外套22外壁與套筒4上微調(diào)螺釘相應(yīng)位置處設(shè)有周向溝槽。
為了導(dǎo)向，錘桿12上有導(dǎo)向溝槽14，在導(dǎo)向溝槽14內(nèi)有卡舌孔15，這里卡舌36的作用有二1是制動；2是始終在導(dǎo)向溝槽14內(nèi)導(dǎo)向。
本實用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計原理是所述套筒4起導(dǎo)向和對中作用，防反彈彈簧23起防重復(fù)擊打的反沖作用；沖擊頭與套筒采用8個螺釘對稱連接固定，分上下各4個，通過調(diào)整螺釘，可以達到微調(diào)沖擊頭2與套筒4相應(yīng)位置的目的，保證沖擊頭2與套筒4嚴(yán)格對中，從而保證打擊頭的對中精度大于0.02mm；防反彈彈簧23是為防止沖擊頭2重擊壓痕點而設(shè)計，其中的橡膠緩沖墊26起緩沖作用，防反彈彈簧23和橡膠緩沖墊26均有緩沖吸收反彈能量的作用。
本實用新型操作過程為1)對中以底座5為基本連接體，首先采用光學(xué)或光電對中裝置調(diào)節(jié)好位置，然后取下對中裝置后，將本實用新型裝在底座5上，無縫滑動配合，對中裝置的圓心、底座5導(dǎo)筒的圓心和本實用新型沖擊壓痕法測量殘余應(yīng)力壓痕制造裝置的圓心三者必須同心；2)進行打擊，由打擊錘1擊打沖擊頭2，沖擊頭2撞擊鋼板表面，在鋼板表面產(chǎn)生相應(yīng)的壓痕，此時產(chǎn)生的壓痕位置應(yīng)與對中位置一致，實現(xiàn)定點打擊。
使用時，可調(diào)節(jié)沖擊頭2與被打擊面的距離或調(diào)節(jié)動力彈簧13拉緊程度來調(diào)整壓痕尺寸的大小。
操作擊發(fā)機構(gòu)3過程沖擊桿24穿過擊發(fā)座33，扳機31通過小凸臺35′上的孔與連接框架34連接。準(zhǔn)備工作用力拉沖擊桿24，當(dāng)卡舌36遇到導(dǎo)向溝槽14內(nèi)卡舌孔15時，自動卡進卡舌孔15內(nèi)進行卡住操作；當(dāng)工作時(打擊壓痕時)，用指輕按扳機31一端，扳機31推動連接框架34上的卡舌36，使卡舌36退出卡舌孔15，打擊錘1在動力彈簧13的帶動下便打擊沖擊頭2而工作。
本實用新型在實驗室進行了壓痕打擊試驗后，用其打擊壓痕結(jié)果進行焊接試板殘余應(yīng)力的測量，結(jié)果表明，壓痕制造精度完全滿足設(shè)計偏差不超過0.02mm的要求。
在進行零部件加工時，特別是沖擊頭2與套筒4等對對中精度有直接影響的部分零部件，一定要注意加工精度，保證組裝后嚴(yán)格對中；在進行各個部分組裝時，要注意各個部件之間的相對位置，以保證對中精度，特別是打擊頭與套筒組裝時，要通過微調(diào)螺釘進行微調(diào)，保證其嚴(yán)格對中。
相關(guān)比較例手工錘擊制造壓痕技術(shù)，定位有人為誤差、壓痕尺寸不穩(wěn)定、大小不易控制等缺點。
權(quán)利要求1.一種沖擊壓痕法測量殘余應(yīng)力壓痕制造裝置，其特征在于安裝在底座(5)上的導(dǎo)筒里，與底座(5)之間緊密配合，滑動安裝，由作為動力部分的打擊錘(1)、作為制造壓痕機構(gòu)的沖擊頭(2)、擊發(fā)機構(gòu)(3)和套筒(4)組成，其中所述擊發(fā)機構(gòu)(3)安裝在套筒(4)一端，沖擊頭(2)安裝在套筒(4)的另一端，打擊錘(1)通過擊發(fā)機構(gòu)(3)安裝在套筒(4)內(nèi)，于擊發(fā)機構(gòu)(3)和沖擊頭(2)之間，打擊錘(1)前部與沖擊頭(2)后部為擊打式接觸連接結(jié)構(gòu)；具體為打擊錘(1)由錘頭(11)、錘桿(12)、動力彈簧(13)組成，所述錘桿(12)插裝于擊發(fā)機構(gòu)(3)所設(shè)的中孔里，其外壁與擊發(fā)機構(gòu)的中孔內(nèi)壁滑動配合，動力彈簧(13)安裝在錘頭(11)與擊發(fā)機構(gòu)(3)之間，于錘桿(12)上；沖擊頭(2)由塞堵(21)、外套(22)、防反彈彈簧(23)、沖擊桿(24)、卡箍(25)、緩沖墊(26)組成，所述外套(22)為筒狀結(jié)構(gòu)，一端具有柱狀縮口，另一端與凸形塞堵(21)螺紋安裝；沖擊桿(24)前部為錐形，穿插安裝于外套(22)縮口里，并探露于套筒(4)外表面，錐形尖端鑲嵌一鋼珠，其后端從塞堵(21)上所設(shè)孔中穿出，于錘頭(11)前方，沖擊桿(24)與塞堵(21)上所設(shè)的孔壁緊密配合，沖擊桿(24)上設(shè)一卡箍(25)，防反彈彈簧(23)安裝在卡箍(25)與套筒縮口端之間，于沖擊桿(24)上，在卡箍(25)與塞堵(21)之間設(shè)有緩沖墊(26)；在擊發(fā)機構(gòu)(3)由扳機(31)、調(diào)節(jié)彈簧(32)、擊發(fā)座(33)、連接框架(34)、安全蓋(37)組成，其中與套筒(4)螺紋連接的擊發(fā)座(33)為帽狀，頂部表面上設(shè)有大小兩個凸臺A、B(35、35′)于一條水平中心線上，安全蓋(37)與擊發(fā)座(33)側(cè)表面螺紋連接；連接框架(34)一側(cè)邊框上帶有卡舌(36)與相鄰的邊框通過銷軸活動連接，所述卡舌(36)插裝于擊發(fā)座(33)上的大凸臺(35)側(cè)孔里，與錘桿(12)接觸連接，連接框架(34)折扣在大凸臺(35)四周，相對于設(shè)有卡舌(36)的另一邊框上設(shè)一螺紋孔，扳機(31)連同其上套裝的調(diào)節(jié)彈簧(32)一起插入擊發(fā)座(33)另一小凸臺(35′)的側(cè)孔，至連接框架(34)上所設(shè)螺紋孔里；套筒(4)靠近沖擊頭(2)端安裝兩組微調(diào)螺釘(41)。
2.按照權(quán)利要求1所述沖擊壓痕法測量殘余應(yīng)力壓痕制造裝置，其特征在于在錘桿(12)上安設(shè)一在起動沖擊頭(2)時起定位導(dǎo)向鎖緊作用的軸向?qū)驕喜?14)；在導(dǎo)向溝槽(14)里設(shè)有卡扳機(31)用卡舌孔(15)。
3.按照權(quán)利要求1所述沖擊壓痕法測量殘余應(yīng)力壓痕制造裝置，其特征在于所述每組微調(diào)螺釘(41)個數(shù)為3～4個。
4.按照權(quán)利要求1所述沖擊壓痕法測量殘余應(yīng)力壓痕制造裝置，其特征在于所述沖擊頭(2)的外套(22)外壁與套筒(4)上微調(diào)螺釘相應(yīng)位置處設(shè)有周向溝槽。
專利摘要一種沖擊壓痕法測量殘余應(yīng)力壓痕制造裝置。它與底座之間緊密配合,滑動安裝,由作為動力部分的打擊錘、作為制造壓痕機構(gòu)的沖擊頭、擊發(fā)機構(gòu)和套筒組成,其中:所述擊發(fā)機構(gòu)安裝在套筒一端,沖擊頭安裝在套筒的另一端,打擊錘通過擊發(fā)機構(gòu)上的扳機安裝在套筒內(nèi),于擊發(fā)機構(gòu)和沖擊頭之間,打擊錘前部與沖擊頭后部為擊打式接觸連接結(jié)構(gòu)。它結(jié)構(gòu)簡單、定位準(zhǔn)確。
文檔編號G01N3/30GK2469434SQ0124100
公開日2002年1月2日 申請日期2001年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月4日
發(fā)明者林泉洪, 陳懷寧, 陳靜, 黃春玲 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所