CN103357920A

CN103357920A - 基于盲孔法的残余应力测试定位装置

Info

Publication number: CN103357920A
Application number: CN2013103250841A
Authority: CN
Inventors: 王洁璐; 罗成; 余伦; 高七一; 唐黎; 涂文英; 钱静; 安详波
Original assignee: Institute of Optics and Electronics of CAS
Current assignee: Institute of Optics and Electronics of CAS
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2013-10-23

Abstract

本发明涉及基于盲孔法的残余应力测试定位装置，包括套筒、径向锁紧螺钉、锁紧压盖、支座、径向调节螺钉、磁力表座、轴向调节螺钉、磁力开关、显微镜和应变花；显微镜通过径向锁紧螺母固定在套筒上；套筒通过锁紧压盖固定在支座上；通过径向调节螺钉对套筒的径向位置进行调节；支座的圆锥凹面与磁力表座的球形凸面连接，轴向调节螺钉置于支座和磁力表座的连接孔中，由轴向调节螺钉对支座与磁力表座的轴线夹角进行调整；磁力开关与磁力表座连接，用于控制磁力表座的吸附工作状态；显微镜用于瞄准应变花的中心位置，应变花用于测量实验件表面应力的变化。本发明解决被测工件表面为弧面或其他非平面即垂直和倾斜度大于90°斜面上安装钻孔定位装置的难题。

Description

基于盲孔法的残余应力测试定位装置

技术领域

本发明属于表面检测技术领域，具体涉及基于盲孔法的残余应力测试定位装置。

背景技术

残余应力问题一直受到人们的关注。在机械加工过程中，外力和温度变化引起的不均匀塑性变形是产生残余应力的主要原因。在铸造、锻造、焊接及各类切削加工过程中，工件均会由于受外力和温度的作用而引起残余应力状况的重新分布，就可能影响零件尺寸和形位精度以及零部件的装配精度，降低零件的抗疲劳强度、抗应力腐蚀及抗蠕变开裂的能力，最终影响到机器设备的性能与使用寿命。

测试残余应力的方法很多，如切槽应力释放法、盲孔法、射线衍射法、磁性法、超声波法等，由于盲孔法测残余应力由于使用设备简单，现场使用方便，且采用了电阻应变测量技术，测量精度高，破坏性小，是目前工程上最常用的残余应力测量方法，

钻孔装置安装是否方便并易于准确定位，是保证钻孔质量的关键，也是保证残余应力测量精度的重要因素。在实际操作中，特别是在被测工件表面或其他非平面、垂直和倾斜(倾斜度大于90°)面上安装钻孔装置常常需要2人协作，互相配合，增加了装置对中和固定的难度，费工费时。武汉理工大学能源与动力工程学院的王艳琼在《盲孔法测残余应力钻孔装置的改进》一文中，在现有的装置上增加一个既可保持显微镜相对固定，又可轴向调节的螺母，解决了钻孔装置朝向斜上方安装时显微镜易从钻孔装置中滑落的问题，但是未解决钻孔装置固定在非平面的问题。

发明内容

本发明的目的是改进现有定位装置的的技术问题，为此提供一种能在弧面或其他非平面的工件表面方便安装的钻孔定位装置。

为达成所述目的，本发明提供一种盲孔法测试残余应力钻孔的定位装置，所述装置包括：套筒、径向锁紧螺钉、锁紧压盖、支座、径向调节螺钉、磁力表座、轴向调节螺钉、磁力开关、显微镜和瞄准应变花；显微镜通过径向锁紧螺母固定在套筒上；套筒通过锁紧压盖固定在支座上；通过径向调节螺钉对套筒的径向位置进行调节；支座的圆锥凹面与磁力表座的球形凸面连接，轴向调节螺钉置于支座和磁力表座的连接孔中，通过轴向调节螺钉对支座与磁力表座的轴线夹角进行调整；磁力开关与磁力表座连接，用于控制磁力表座的吸附工作状态；显微镜，用于瞄准应变花的中心位置；应变花包含0°、45°、90°三组应变片，用于测试钻孔过程中实验件表面应力的变化。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1.本发明中的径向锁紧螺钉可以将放大镜固定在套筒上，防止在测试过程中放大镜跌落摔坏；

2.本发明中的径向调节螺钉和轴向调整螺钉以及支座上的凹锥面和磁力表座上凸圆面的对接设计，方便对套筒的轴线位置和角度进行调整，确保钻孔位置准确；

3.本发明中的磁力表座包括铸铁、电工软铁、永磁铁、黄铜和底端燕尾的设计，当旋转磁力开关使永磁铁在设定的位置时磁力表座可以吸附在导磁工件表面，当旋转磁力开关使永磁铁在设定的位置时磁力表座和导磁工件脱开，这种设计可以方便磁力表座安装在弧面或其他非平面。

本发明的定位装置结构简单、操作方便，可以达到残余应力测试仪对测点进行快速、准确定位的目的，特别是解决了在工件表面为弧面或其他非平面即垂直和倾斜度大于90°斜面上安装钻孔定位装置的难题。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图；

图2是本发明的左视结构示意图；

图3是本发明的带放大镜状态示意图；

图4是本发明的钻孔状态示意图；

图5是本发明的磁力表座吸附工件状态；

图6是本发明的磁力表座未吸附工件状态；

图7是本发明的盲孔位置示意图。

图中各标号表示：

1套筒、 2径向锁紧螺钉、 3锁紧压盖、

4支座、 5径向调节螺钉、 6磁力表座、

7轴向调节螺钉、 8磁力开关、 9显微镜、

10应变花、 11深度定位块、 12钻头、

13定位卡、 14铜板、 15电工软铁、

16铸铁、 17导磁工件、 18永磁体、

19应变片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1至图3所示，本发明的基于盲孔法的残余应力测试定位装置包括：套筒1、径向锁紧螺钉2、锁紧压盖3、支座4、径向调节螺钉5、磁力表座6、轴向调节螺钉7和磁力开关8、显微镜9、应变花10；显微镜9通过径向锁紧螺母2固定在套筒1上；套筒1通过锁紧压盖3固定在支座4上；通过径向调节螺钉5对套筒1的径向位置进行调节；支座4的圆锥凹面与磁力表座6的球形凸面连接，轴向调节螺钉7置于支座4和磁力表座6的连接孔中，通过轴向调节螺钉7对支座4与磁力表座6的轴线夹角进行调整，用于对钻孔位置定位。磁力开关8与磁力表座6连接，磁力开关8控制磁力表座6的工作状态(吸附或未吸附)；显微镜9，用于瞄准应变花10的中心位置；应变花10包含0°、45°、90°三组应变片19，用于测试实验件表面应力的变化。

图4-图6中还示出深度定位块11、钻头12、定位卡13、铜板14、电工软铁15、铸铁16、导磁工件17、永磁体18、三组应变片19和工件台20；深度定位块11、钻头12用于钻孔；定位卡13、铜板14属于磁力表座6；图4是利用本发明的基于盲孔法的残余应力测试定位装置钻孔状态示意图，套筒1起导向作用，保证钻头12的轴线穿过应变花10的中心位置，定位卡13起定位作用，保证钻头钻铣的深度。图5是本发明的磁力表座6吸附导磁工件17状态，此时形成闭合的磁线圈，磁力表座吸附在导磁工件17的表面，导磁工件17离开工件台20；图6是本发明的磁力表座6未吸附导磁工件17状态，此时磁线圈不闭合，导磁工件17位于工件台20上。下面利用本发明盲孔法测试残余应力的钻孔定位装置钻孔的具体实施例描述如下：

1.将钻头12穿过套筒1，用钻头12对准应变花10，初步确定磁力表座的安装位置，并通过旋转磁力开关8将磁力表座6吸附在导磁工件17表面；取出钻头12，将显微镜9穿过套筒1，调节显微镜9的高度，直到可以清楚的看到应变花10，用径向锁紧螺钉2将显微镜9锁紧在套筒1上，并通过径向调节螺钉5微量调节，使显微镜9的靶心对准应变花10的中心；

2.取出显微镜9，将钻头12穿过深度定位块11和套筒1，使钻头12顶端接触应变花10，用定位卡13确定钻头的位置；

3.取出深度定位块11，重新将钻头12穿过套筒1，在应变花10的中心位置(如图7所示)完成盲孔法测残余应力中盲孔的加工，打孔位置必须在图示盲孔位置的圆圈内，否则会损坏应变片，造成实验失败。

磁力表座6的外壳是由铸铁16和两块电工软铁15组成，在铸铁16中间镶有两块电工软铁15，两块电工软铁15和铜板14通过过盈配合的方式镶在铸铁16中，永磁铁18和磁力开关8通过销钉连接，可在图示位置旋转，两块电工软铁15中间用铜板14隔开，磁力表座6的内部有一个可以旋转的永磁体18，永磁体18与磁力开关8通过铆钉连接，且在沿永磁铁18长度方向为N和S极；当磁力开关8及永磁体18旋转到中间位置，磁力线处于隔断状态如图6所示磁力表座6处于未吸附导磁工件17的状态，磁力表座6可以轻松取走；当磁力开关8及永磁体18旋转到90度位置，磁力线处于闭合状态，将磁力表座6吸附在被测导磁工件17上；请见图5示出的磁力表座吸附被测工件状态；磁力表座6的下端面为燕尾结构，可以将磁力表座6固定在弧面或其他非平面的导磁工件17的表面。

套筒1为铝材直径40mm壁厚2mm的管状结构，主要在实验过程中起导向作用；径向锁紧螺钉2为普通的M3钉主要在实验过程中将显微镜9固定，防止显微镜9滑落；锁紧压盖3为铝材，旋转体结构，有外螺纹，通过和支座4内螺纹配合可将定位后的套筒1压紧固定；支座4为铝材，旋转体结构上端内孔面有螺纹，圆周侧面有螺纹孔，用于套筒1的径向位置调整和固定，下端面为凹圆弧面；径向调节螺钉5为普通M4的螺钉，对套筒1起到径向微调的作用；磁力表座6的上圆弧面配合实现套筒1的轴向位置的调整；轴向调节螺钉7为普通德M4螺钉，对套筒1的轴向起微调作用；应变花10为外购产品；深度定位块11为2mm厚筒形铝块，定位卡13配合使用，确定钻孔深度；钻头12为外购手工钻头；定位卡13和应变片19集成在应变花10上。所述铜板14为不导磁材料黄铜。

本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。

以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于盲孔法的残余应力测试定位装置，其特征在于包括：套筒(1)、径向锁紧螺钉(2)、锁紧压盖(3)、支座(4)、径向调节螺钉(5)、磁力表座(6)、轴向调节螺钉(7)、磁力开关(8)、显微镜(9)和瞄准应变花(10)；显微镜(9)通过径向锁紧螺母(2)固定在套筒(1)上；套筒(1)通过锁紧压盖(3)固定在支座(4)上；通过径向调节螺钉(5)对套筒(1)的径向位置进行调节；支座(4)的圆锥凹面与磁力表座(6)的球形凸面连接，轴向调节螺钉(7)置于支座(4)和磁力表座(6)的连接孔中，通过轴向调节螺钉(7)对支座(4)与磁力表座(6)的轴线夹角进行调整；磁力开关(8)与磁力表座(6)连接，用于控制磁力表座(6)的吸附工作状态；显微镜(9)，用于瞄准应变花(10)的中心位置；应变花(10)包含0°、45°、90°三组应变片(19)，用于测试钻孔过程中实验件表面应力的变化。

2.如权利要求1所述的基于盲孔法的残余应力测试定位装置，其特征在于：磁力表座(6)的外壳是铸铁(16)，铸铁(16)中间镶有两块电工软铁(15)，两块电工软铁(15)中间用铜板(14)隔开，磁力表座(6)的内部有一个能旋转的永磁体(18)，永磁体(18)与磁力开关(8)通过铆钉连接，且沿永磁体(18)的长度方向为N极和S极；当磁力开关(8)及永磁体(18)旋转到中间位置，永磁体(18)磁力线断开，磁力表座(6)能轻松取走；当磁力开关(8)及永磁体(18)旋转到90度位置，永磁体(18)磁力线闭合，将磁力表座吸附在被测导磁工件(17)上；磁力表座(6)的下端面为燕尾结构，将磁力表座(6)固定在弧面或其他非平面的导磁件(17)表面。