CN112985665B - 一种焊接残余应力自动检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种焊接残余应力自动检测装置，包括：底板、以及其上设置的滑块推动机构、滑台、夹板、电动推杆机和手钻；所述底座的上端两侧设置有滑道，所述滑道内滑动设置有滑块推动机构。本发明事先将应变片固定安装在应变片放置台，其距离圆心的位置、相互间的角度均可设定，免去了人工标定的繁琐步骤，减少了劳动量，且应变片位置相对固定，避免了由于应变片位置不准确而导致的测量结果误差，推动待测焊件使其与应变片放置台接触，将应变片贴在待测焊件上并在中间作出标记，向后移动待测焊件，翻转装置将其翻转180度，使用手钻在其标定位置处进行打孔，测量出打孔前后的应变值，并进行理论计算即可测出焊件的残余应力。

Description

一种焊接残余应力自动检测装置
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体为一种焊接残余应力自动检测装置。
背景技术
焊接残余应力和变形的存在是影响结构或构件脆性断裂强度、疲劳强度、结构稳定性等的重要因素。焊接残余应力的存在最终会威胁到焊接结构或焊接接头的可靠性。实际测量残余应力的方法有很多种，概括起来为两类，即具有一定损伤性的机械释放测量方法和无损伤性的物理测量方法。由于焊件内部存在残余应力场，在应力场内任意处钻一个一定直径和深度的盲孔后，该处金属连同其中的残余应力即被释放，使原有残余应力场失去平衡。目前虽然已经发展了焊接热弹塑性理论，借助于有限元和高速计算机来计算和预测残余应力的形成和分布，在某些场合可以获得比较理想的结果。但是，由于焊接过程本身的复杂性和数值模拟分析本身的局限性，理论计算和实际检测的结果并不总是符合得很好，因此对焊接残余应力进行实测是必要的。盲孔法测量焊接残余应力是在弹性力学理论的基础上建立起来的，在焊件的应力场中钻出一个盲孔后，应力场原来的平衡状态将受到破坏，使盲孔周围的应力分布发生变化，应力场产生新的平衡。若测定钻孔前后小孔附近应变的差值，就可以根据弹性力学理论推算出小孔处的内应力，为了测得这种应变量的变化，需要在离小孔中心一定部位处贴上电阻应变片，若采用丝式应变花其角度、距离小孔的位置相对固定，不能根据实际情况灵活应用，且相对于电阻应变片来说成本较高，测量过程工作量较大，测量步骤繁琐，当应变片位置存在差异时，容易产生较大的结果误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焊接残余应力自动检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种焊接残余应力自动检测装置，包括：底板、以及其上设置的滑块推动机构、滑台、夹板、电动推杆机和手钻；所述底座的上端两侧设置有滑道，所述滑道内滑动设置有滑块推动机构，滑块推动机构可在底座上滑道内前后滑动，所述滑块推动机构的一侧上端固定安装有高度调节板，所述高度调节板上设置有若干个插槽，每个所述插槽内插有圆杆，插槽的两侧设置有两排插孔，所述圆杆的尾部两侧均设置有固定板并接触连接，圆杆的前端面上设置有若干个应变片放置台，所述应变片放置台呈等角度圆周分布，应变片放置台上设置有刻度，应变片放置台的前端设置有软胶，圆杆的圆心位置处设置有标定凸台，所述固定板的一端固定安装有拨块，所述拨块的中部设置有插杆并滑动连接，拨块的两端内侧设置有定位销并固定连接，所述定位销可插入至插孔内，所述插杆的一端与圆杆固定连接，插杆的另一端设置有条形杆并固定连接，插杆上缠绕安装有弹簧，所述弹簧的两端分别与条形杆、拨块固定连接；滑块推动机构的一侧铰接安装有连杆的上端，所述连杆的中部铰接安装在底座上，连杆的下端铰接摆杆一端，所述摆杆的另一端铰接在滑台上，滑台滑动设置在底板上，滑台的远离摆杆的一端连接电动推杆机，所述电动推杆机固定安装在底板上；所述滑台的上方设置有翻转装置，翻转装置上端转动安装夹板，夹板内夹紧安装待检测焊件；所述翻转装置的内部中部转动安装有转动轴，所述转动轴的中部设置有齿轮并固定连接，所述齿轮的一侧设置有齿条并啮合连接，所述齿条的两端穿过翻转装置的侧壁，且齿条一端与挡板固定连接，所述挡板固定安装在电动推杆机的上端，转动轴的上端穿过翻转装置的顶面与夹板固定连接，两侧的所述夹板通过螺栓将待检测焊件固定；所述手钻设置在升降平台上，所述升降平台底部固定安装在底板上，升降平台的上端面设置有手钻滑轨，所述手钻滑轨内滑动设置有手钻滑块，所述手钻滑块的上端固定安装有手钻固定台，所述手钻固定台的上端设置有手钻并固定连接，所述手钻的前端设置有可拆卸式的钻头。
优选的，所述手钻固定台的一侧设置有把手并固定连接。
优选的，所述标定凸台的前端为海绵材质并涂有染色剂。
优选的，所述齿条上的齿形区域的长度为齿轮周长的一半。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明事先将应变片固定安装在应变片放置台，其距离圆心的位置、相互间的角度均可设定，免去了人工标定的繁琐步骤，减少了劳动量，且应变片位置相对固定，避免了由于应变片位置不准确而导致的测量结果误差，推动待测焊件使其与应变片放置台接触，将应变片贴在待测焊件上并在中间作出标记，向后移动待测焊件，翻转装置将其翻转180度，使用手钻在其标定位置处进行打孔，测量出打孔前后的应变值，并进行理论计算即可测出焊件的残余应力。
附图说明
图1为本发明一种焊接残余应力自动检测装置的主要结构示意图；
图2为本发明一种焊接残余应力自动检测装置的主视图；
图3为本发明一种焊接残余应力自动检测装置翻转装置的内部结构示意图；
图4为图1的A处放大图；
图5为本发明一种焊接残余应力自动检测装置圆杆的正视图。
图中：1、底座，2、滑块推动机构，3、连杆，4、滑道，5、滑台，6、摆杆，7、圆杆，8、翻转装置，9、齿条，10、待检测焊件，11、电动推杆机，12、挡板，13、夹板，14、螺栓，15、升降平台，16、手钻滑轨，17、手钻固定台，18、手钻，19、钻头，20、滑块，21、把手，22、条形杆，23、拨块，24、定位销，25、插孔，26、弹簧，27、固定板，28、插槽，29、高度调节板，30、齿轮，31、应变片放置台，32、标定凸台，33、插杆，34、转动轴，35、底板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种焊接残余应力自动检测装置，包括：底板35、以及其上设置的滑块推动机构2、滑台5、夹板13、电动推杆机11和手钻18；底座1的上端两侧设置有滑道4，滑道4起引导滑块推动机构2滑动方向的作用，滑道4内滑动设置有滑块推动机构2，滑块推动机构2可在底座1上滑道4内前后滑动，滑块推动机构2的一侧上端固定安装有高度调节板29，高度调节板29起固定、支撑圆杆7的作用，高度调节板29上设置有若干个插槽28，每个插槽28内插有圆杆7，圆杆7在插槽28内滑动可以调节测量点的位置，插槽28的两侧设置有两排插孔25，圆杆7的尾部两侧均设置有固定板27并接触连接，固定板27起限制拨块23绕插杆33转动的作用，圆杆7的前端面上设置有若干个应变片放置台31，应变片放置台31呈等角度圆周分布，应变片放置台31上设置有刻度，其距离钻孔中心的位置、相互间的角度均可直接观察，方便进行理论计算，应变片放置台31的前端设置有软胶，用于粘牢应变片，圆杆7的圆心位置处设置有标定凸台32，固定板27的一端固定安装有拨块23，拉起拨块23使定位销24从插孔25拔出，从而使圆杆7可以插槽28内滑动，拨块23的中部设置有插杆33并滑动连接，拨块23的两端内侧设置有定位销24并固定连接，定位销24可插入至插孔25内，起锁定圆杆7滑动的作用，插杆33的一端与圆杆7固定连接，插杆33的另一端设置有条形杆22并固定连接，插杆33上缠绕安装有弹簧26，弹簧26给拨块23一个向前的推力使定位销24插入至插孔25内，弹簧26的两端分别与条形杆22、拨块23固定连接；滑块推动机构2的一侧铰接安装有连杆3的上端，连杆3的中部铰接安装在底座1上，连杆3的下端铰接摆杆6一端，摆杆6摆动带动连杆3摆动，摆杆6的另一端铰接在滑台5上，滑台5滑动带动摆杆6摆动，滑台5滑动设置在底板35上，滑台5的远离摆杆6的一端连接电动推杆机11，电动推杆机11固定安装在底板35上；滑台5的上方设置有翻转装置8，翻转装置8上端转动安装夹板13，夹板13内夹紧安装待检测焊件10；翻转装置8的内部中部转动安装有转动轴34，转动轴34转动带动夹板13翻转，转动轴34的中部设置有齿轮30并固定连接，齿轮30转动带动转动轴34转动，齿轮30的一侧设置有齿条9并啮合连接，齿条9移动带动齿轮30转动，齿条9的两端穿过翻转装置8的侧壁，且齿条9一端与挡板12固定连接，挡板12固定安装在电动推杆机11的上端，电动推杆机11控制滑台5的前后滑动，转动轴34的上端穿过翻转装置8的顶面与夹板13固定连接，夹板13翻转带动待检测焊件10翻转，两侧的夹板13通过螺栓14将待检测焊件10固定；手钻18设置在升降平台15上，升降平台15为固定剪叉式升降平台，升降平台15用来调整手钻18钻孔的高度，升降平台15底部固定安装在底板35上，升降平台15的上端面设置有手钻滑轨16，手钻滑轨16起引导手钻滑块20滑动方向的作用，手钻滑轨16内滑动设置有手钻滑块20，手钻滑块20的上端固定安装有手钻固定台17，手钻固定台17用来固定、支撑手钻18，手钻固定台17的上端设置有手钻18并固定连接，手钻18对待检测焊件10的标定测量点进行钻孔，手钻18的前端设置有可拆卸式的钻头19，用来调节盲孔直径的大小。手钻固定台17的一侧设置有把手21并固定连接。标定凸台32的前端为海绵材质并涂有染色剂，对待检测焊件10上的钻孔位置进行标定，方便找到钻孔中心。齿条9上的齿形区域的长度为齿轮30周长的一半，确保旋转轴34正好旋转180度。
本发明的工作原理为：测量前需对待检测焊件10表面进行清洁，防止应变片贴合不牢靠，影响测量结果，根据需求将数个应变片正面贴合在应变片放置台31上，贴合时需保证每个应变片的下端均在同一个刻度线上，在应变片的背面事先涂好粘合剂，向后拉动拨块23将定位销24从插孔25内拉出，上下滑动圆杆7调节测量点的高度，松开手后弹簧26的弹力将拨块23上的定位销24推入插孔25内锁紧高度调节装置，开启电动推杆机11将滑台5推向底座1方向，滑台5滑动带动摆杆6使连杆3摆动，连杆3摆动将滑块推动机构2推向待检测焊件10，圆杆7上的应变片与待检测焊件10接触牢牢地贴在上面，标定凸台32前端的染色剂附着在待检测焊件10的表面，方便对准打孔位置，调节开关将电动推杆机11拉回至手钻18的方向，翻转装置8内转动轴34上的齿轮30与齿条9上的齿形区域接触使转动轴34转动180度，转动轴34转动带动夹板13转动使待检测焊件10翻转，根据待检测焊件10上的标定钻孔点，调节升降平台15的高度，拉动把手21使滑块20在手钻滑轨16内滑动，调节钻头19的水平位置，找准钻孔位置后，继续拉动滑台5使待检测焊件10与钻头19接触，钻出一个盲孔，根据钻孔前后的应变值再进行理论计算即可求得残余应力值。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种焊接残余应力自动检测装置，其特征在于，包括：底板(35)、以及其上设置的滑块推动机构(2)、滑台(5)、夹板(13)、电动推杆机(11)和手钻(18)；
底座(1)的上端两侧设置有滑道(4)，所述滑道(4)内滑动设置有滑块推动机构(2)，滑块推动机构(2)可在底座(1)上滑道(4)内前后滑动，所述滑块推动机构(2)的一侧上端固定安装有高度调节板(29)，所述高度调节板(29)上设置有若干个插槽(28)，每个所述插槽(28)内插有圆杆(7)，插槽(28)的两侧设置有两排插孔(25)，所述圆杆(7)的尾部两侧均设置有固定板(27)并接触连接，圆杆(7)的前端面上设置有若干个应变片放置台(31)，所述应变片放置台(31)呈等角度圆周分布，应变片放置台(31)上设置有刻度，应变片放置台(31)的前端设置有软胶，圆杆(7)的圆心位置处设置有标定凸台(32)，所述固定板(27)的一端固定安装有拨块(23)，所述拨块(23)的中部设置有插杆(33)并滑动连接，拨块(23)的两端内侧设置有定位销(24)并固定连接，所述定位销(24)可插入至插孔(25)内，所述插杆(33)的一端与圆杆(7)固定连接，插杆(33)的另一端设置有条形杆(22)并固定连接，插杆(33)上缠绕安装有弹簧(26)，所述弹簧(26)的两端分别与条形杆(22)、拨块(23)固定连接；
滑块推动机构(2)的一侧铰接安装有连杆(3)的上端，所述连杆(3)的中部铰接安装在底座(1)上，连杆(3)的下端铰接摆杆(6)一端，所述摆杆(6)的另一端铰接在滑台(5)上，滑台(5)滑动设置在底板(35)上，滑台(5)的远离摆杆(6)的一端连接电动推杆机(11)，所述电动推杆机(11)固定安装在底板(35)上；
所述滑台(5)的上方设置有翻转装置(8)，翻转装置(8)上端转动安装夹板(13)，夹板(13)内夹紧安装待检测焊件(10)；所述翻转装置(8) 的内部中部转动安装有转动轴(34)，所述转动轴(34)的中部设置有齿轮(30)并固定连接，所述齿轮(30)的一侧设置有齿条(9)并啮合连接，所述齿条(9)的两端穿过翻转装置(8)的侧壁，且齿条(9)一端与挡板(12)固定连接，所述挡板(12)固定安装在电动推杆机(11)的上端，转动轴(34)的上端穿过翻转装置(8)的顶面与夹板(13)固定连接，两侧的所述夹板(13)通过螺栓(14)将待检测焊件(10)固定；
所述手钻(18)设置在升降平台(15)上，所述升降平台(15)底部固定安装在底板(35)上，升降平台(15)的上端面设置有手钻滑轨(16)，所述手钻滑轨(16)内滑动设置有手钻滑块(20)，所述手钻滑块(20)的上端固定安装有手钻固定台(17)，所述手钻固定台(17)的上端设置有手钻(18)并固定连接，所述手钻(18)的前端设置有可拆卸式的钻头(19)。
2.根据权利要求1所述的一种焊接残余应力自动检测装置，其特征在于：所述手钻固定台(17)的一侧设置有把手(21)并固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种焊接残余应力自动检测装置，其特征在于：所述标定凸台(32)的前端为海绵材质并涂有染色剂。
4.根据权利要求1所述的一种焊接残余应力自动检测装置，其特征在于：所述齿条(9)上的齿形区域的长度为齿轮(30)周长的一半。
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