CN114441079A - 一种基于盲孔法的残余应力测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于盲孔法的残余应力测量装置，包括底座，底座沿其长度方向对称布设有底部内凹槽，底部内凹槽内滑动装配有两个夹紧臂；两个夹紧臂用于将试样夹紧，夹紧臂外侧安装有用于将两个夹紧臂紧固的锁紧组件；本发明结构简单，该装置能够固定住不同尺寸的板状工件，提高了钻孔时的安全性，进而可以对经过机械处理或着热处理的工件进行钻孔操作；而钻孔设备也被固定住，使得钻孔时施加的力方向为竖直向下，且不需要用手直接与钻孔设备直接接触，使得操作起来更加简单高效。

Description

一种基于盲孔法的残余应力测量装置

技术领域

本发明属于残余应力检测装置技术领域，尤其涉及一种基于盲孔法的残余应力测量装置。

背景技术

金属材料在经过热处理和机械处理后往往伴随着残余应力的产生，传统的残余应力测量方法可分为无损测量和有损测量。其中有损检测中的应力释放法使得部分区域应力得到松弛，产生新的应力平衡，通过测量局部得位移或应变，进而计算原应力场的应力值。基于应力释放法的盲孔法在测量残余应力的理论较为成熟，因此常用盲孔法对进行过机械处理或者热处理的工件测量残余应力。然而，在用盲孔法测量残余应力的操作过程中发现，安装应变片焊上测量导线时，测量导线难以分离，容易接触导致短路；应变片很小难以固定安装且应变片的安装可能略有误差；普通的钻孔设备固定器不能确保所打的孔的位置精准性、施加力的稳定性以及方向的正确性，除此之外，在测残余应力时，又涉及到固定应变片、连接线路和记录数据等多种操作时，在实际操作中，往往存在很多的不便和危险性。

针对上述技术问题，故需要进行改进。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种结构简单，设计巧妙，使得打孔的位置更加精准的基于盲孔法的残余应力测量装置。

为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于盲孔法的残余应力测量装置，包括底座，底座沿其长度方向对称布设有底部内凹槽，底部内凹槽内滑动装配有两个夹紧臂；两个夹紧臂用于将试样夹紧，夹紧臂外侧安装有用于将两个夹紧臂紧固的锁紧组件；底部内凹槽上滑动安装有X轴方向运动件；X轴方向运动件位于两个夹紧臂之间，X轴方向运动件顶部一侧形成有顶部内凹槽，顶部内凹槽内滑动连接有Y轴方向运动件,Y轴方向运动件底部沿其长度方向形成有Z轴方向滑轨，Z轴方向滑轨内安装有钻孔设备固定器，钻孔设备固定器上连接有用于对试样打孔的钻孔设备，试样的打孔位置处安装有应变片，应变片上通过应变片固定器定位。

作为本发明的一种优选方案，所述夹紧臂包括夹紧块、布设于夹紧块底部两侧的滑动块；夹紧块与两个滑动块固定连接，一体成型；夹紧块两端形成有与锁紧组件相适配连接的通孔，通孔与滑动块相对布设。

作为本发明的一种优选方案，所述锁紧组件包括螺纹紧固件和第一六角螺母，螺纹紧固件插入两个夹紧块的通孔中，螺纹紧固件一端抵靠于夹紧块内侧壁上，另一端穿过通孔通过第一六角螺母锁紧；其中，螺纹紧固件为六角头螺栓。

作为本发明的一种优选方案，所述Y轴方向运动件上形成有与顶部内凹槽相适配的移动块，Y轴方向运动件与移动块固定连接，一体成型。

作为本发明的一种优选方案，所述Y轴方向运动件上布设有用于将Y轴方向运动件定位于X轴方向运动件上的限位机构；所述限位机构包括螺栓，Y轴方向运动件上形成有限位孔，限位孔与移动块相对应布设，螺栓穿过限位孔抵靠于顶部内凹槽，用于将Y轴方向运动件紧固在X轴方向运动件上。

作为本发明的一种优选方案，所述底座沿其长度方向对称布设有横向刻度尺，横向刻度尺位于底部内凹槽外侧，X轴方向运动件顶部布设有纵向刻度尺，纵向刻度尺与顶部内凹槽向对应布设。

作为本发明的一种优选方案，所述应变片固定器底部形成有多个导向肋板，相邻导向肋板之间形成有导向槽，多个导向肋板上布设有硅橡胶方块，通过应变片固定器的硅橡胶方块使应变片与试样贴合。

作为本发明的一种优选方案，所述钻孔设备固定器包括齿轮和花形把手；Z轴方向滑轨内部形成有螺齿，螺齿与钻孔设备固定器上的齿轮进行配合，通过花形把手用于控制钻孔设备的Z轴方向的位移量。

作为本发明的一种优选方案，所述钻孔设备固定器还包括抱箍，抱箍套接于钻孔设备上，抱箍外侧通过第二六角螺母将钻孔设备紧固。

作为本发明的一种优选方案，所述滑动块和移动块为燕尾板，与此相对应的，底部内凹槽和顶部内凹槽为燕尾槽，滑动块插入底部内凹槽中，使得夹紧臂沿着底座移动；移动块插入顶部内凹槽中，使得Y轴方向运动件沿着X轴方向运动件移动。

本发明的有益效果是：

1.本发明结构简单，该装置能够固定住不同尺寸的板状工件，提高了钻孔时的安全性，进而可以对经过机械处理或着热处理的工件进行钻孔操作；而钻孔设备也被固定住，使得钻孔时施加的力方向为竖直向下，且不需要用手直接与钻孔设备直接接触，使得操作起来更加简单高效；

2.本发明设计巧妙，应变片固定器能够有效的固定应变片，并使得测量导线相互分离，避免短路的产生。并且应变片固定器能与z轴方向运动滑轨位置尺寸配合，使得打孔的位置更加精准。

3.本发明易于操作，结构简单，灵活多变，并且不需要专门进行施工人员的培训，节约了时间和人员培训成本。

附图说明

图1是本发明实施例结构示意图；

图2是本发明实施例A向局部放大图；

图3是本发明实施例应变片固定器结构示意图；

图4是本发明实施例B向局部放大图；

图5本发明实施例钻孔设备固定器结构示意图；

图6是本发明实施例X轴方向运动件结构示意图；

图7是本发明实施例Y轴方向运动件结构示意图；

图中附图标记：底座1，夹紧臂2，试样3，螺纹紧固件4，第二六角螺母5，X轴方向运动件6，钻孔设备7，Z轴方向滑轨8，Y轴方向运动件9，钻孔设备固定器10，应变片11，应变片固定器12，底部内凹槽13，顶部内凹槽14，锁紧组件15，第一六角螺母16，横向刻度尺17，纵向刻度尺18，导向肋板19，夹紧块20，滑动块21，通孔22，导向槽23，硅橡胶方块24，齿轮25，花形把手26，螺齿27，抱箍28，限位机构30，限位孔90，螺栓91，移动块92。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地 连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连， 可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术 语在本发明中的具体含义。

实施例：

如图1-7所示，在使用盲孔法测量残余应力时，为了提高测量残余应力的精度和效率、简化操作的步骤流程、降低操作时的风险以及防止短路的产生；一种基于盲孔法的残余应力测量装置，包括底座1，底座1沿其长度方向对称布设有底部内凹槽13，底部内凹槽13内滑动装配有两个夹紧臂2；两个夹紧臂2用于将试样3夹紧，夹紧臂2外侧安装有用于将两个夹紧臂2紧固的锁紧组件15；底部内凹槽13上滑动安装有X轴方向运动件6；X轴方向运动件6位于两个夹紧臂2之间，底座1与X轴方向运动件6通过底座1上的底部内凹槽13进行连接，连接的方式为间隙配合，可通过螺栓对X轴方向运动件6进行在底座1上的固定；X轴方向运动件6顶部一侧形成有顶部内凹槽14，顶部内凹槽14内滑动连接有Y轴方向运动件9,Y轴方向运动件9底部沿其长度方向形成有Z轴方向滑轨8，Z轴方向滑轨8内安装有钻孔设备固定器10，钻孔设备固定器10上连接有用于对试样3打孔的钻孔设备7，试样3的打孔位置处安装有应变片11，应变片11上通过应变片固定器12定位。

可通过螺栓对X轴方向运动组件进行在底座上的固定；Y轴方向运动组件通过X轴运动组件上的滑轨与其进行间隙配合，并且利用六角螺纹紧固件固定其在Y轴方向的位置；Z轴方向的运动滑轨内部上带有螺齿，与钻孔设备的固定器进行齿轮配合，通过旋转钻孔设备的固定器上的把手可以更加均匀地控制钻孔设备的Z轴方向的位移量；Z轴方向的滑轨通过矩形的尾部与应变片固定器上的矩形槽进行间隙配合，使得应变片的固定方向更为精确；应变片则通过挤压的方式固定在应变片固定器与试样之间，在更换应变片时更方便；试样固定臂通过底座上的梯字槽型滑轨与底座进行间隙配合，在卡紧试样时，则通过长条的六角螺栓进行对试样的紧固。

X轴方向运动件6在底座1的底部内凹槽13上进行滑动，Y轴方向运动件9在Y轴方向运动件9的顶部内凹槽14上移动，钻孔设备固定器10在Z轴方向滑轨8内进行移动；因此通过上述方式，所述的基于盲孔法的残余应力检测装置可精确地选择在试样3上进行钻孔，可靠性高。

底座1与夹紧臂2之间采用间隙配合的方式以便两个夹紧臂2能够在内凹槽13上移动，进而用以夹持不同尺寸的试样3，此夹具可以有效固定试样3，保证了工作的安全性。该夹具易于操作，结构简单，灵活多变，可根据试样的大小来调节安装位置。

夹紧臂2包括夹紧块20、布设于夹紧块20底部两侧的滑动块21；夹紧块20与两个滑动块21固定连接，一体成型；提高了夹紧臂6的结构强度和整体牢固性，进一步保证例使用安全；夹紧块20两端形成有与锁紧组件15相适配连接的通孔22，通孔22与滑动块21相对布设。夹紧块20两侧开设的通孔22为圆形通孔。

锁紧组件15包括螺纹紧固件4和第一六角螺母16，螺纹紧固件4插入两个夹紧块20的通孔22中，螺纹紧固件4一端抵靠于夹紧块20内侧壁上，另一端穿过通孔22通过第一六角螺母16锁紧；其中，螺纹紧固件4为六角头螺栓。夹紧臂2与底座1之间接触面光滑，配合方式为间隙配合，本实施例可通过调节带有内螺纹的第一六角螺母16控制夹紧臂2沿内凹槽13进行移动。

Y轴方向运动件9上形成有与顶部内凹槽14相适配的移动块92，Y轴方向运动件9与移动块92固定连接，一体成型。提高了Y轴方向运动件9的结构强度和整体牢固性，进一步保证了使用安全。

Y轴方向运动件9上布设有用于将Y轴方向运动件9定位于X轴方向运动件6上的限位机构30；所述限位机构30包括螺栓91，Y轴方向运动件9上形成有限位孔90，限位孔90与移动块92相对应布设，螺栓91穿过限位孔90抵靠于顶部内凹槽14，用于将Y轴方向运动件9紧固在X轴方向运动件6上。

底座1沿其长度方向对称布设有横向刻度尺17，横向刻度尺17位于底部内凹槽13外侧，X轴方向运动件6顶部布设有纵向刻度尺18，纵向刻度尺18与顶部内凹槽14向对应布设；通过设置横向刻度尺17和纵向刻度尺18，使得X轴方向运动件6和Y轴方向运动件9上滑动更加灵活，能更加方便精准地确定打孔的位置，且在基于夹紧臂2的夹持作用下，能够保证所测的残余应力的点位处于同一条直线上。

应变片固定器12底部形成有多个导向肋板19，相邻导向肋板19之间形成有导向槽23，多个导向肋板19上布设有硅橡胶方块24，通过应变片固定器12的硅橡胶方块24使应变片11与试样3贴合；应变片固定器12通过不同的导向槽23能够有效地将测量导线分离，避免测量导线之间相互触碰而发生短路现象，除此之外，硅橡胶方块24是一种难以与胶水发生粘接作用的材料，其外轮廓略小于应变片11，可将其嵌在应变片固定器12上，通过硅橡胶材料挤压的方式，再利用胶水将应变片与试样粘接在一起。

钻孔设备固定器10包括齿轮25和花形把手26；Z轴方向滑轨8内部形成有螺齿27，螺齿27与钻孔设备固定器10上的齿轮25进行配合，通过花形把手26用于控制钻孔设备7的Z轴方向的位移量；钻孔设备固定器10还包括抱箍28，抱箍28套接于钻孔设备7上，抱箍28外侧通过第二六角螺母5将钻孔设备7紧固；钻孔设备固定器1上，用于固定应变片固定器12的端头与花形把手26横梁之间采用轻微的过盈配合，使得当花形把手26的手柄使得钻孔设备固定器10向下运动时，用于固定应变片固定器12的端头能够相对于底座1保持静止，并施加给应变片固定器12一个微小的力，达到固定的效果，又不会施加太大的力而影响测量结果。

滑动块21和移动块92为燕尾板，与此相对应的，底部内凹槽13和顶部内凹槽14为燕尾槽，滑动块21插入底部内凹槽13中，使得夹紧臂2沿着底座1移动；移动块92插入顶部内凹槽14中，使得Y轴方向运动件9沿着X轴方向运动件6移动；并且滑动块21和移动块92的外侧呈圆弧过渡结构，使得燕尾板插入燕尾槽时更加方便，提高了两者的装配效率，采用燕尾板与燕尾槽之间的连接方式，可以防止夹紧臂2从底座1上脱落，进而保证例使用安全。

本发明装置具体实施方式的工作原理为：

首先使用底座1将两个夹紧臂2的位置固定，然后将两个螺纹紧固件4插入到夹紧臂2的通孔22中，接着将需要测量的试样3放置在底座1和两个夹紧臂2之间，采用相配套的带有内螺纹的第一六角螺母16将需要测量的试样3紧紧地固定在两个夹持臂2和底座1之间。

取出应变片11，找到需要打孔的位置，取出少量胶水均匀涂抹在应变片11上，将应变片11轻轻放置在试样3打孔位置处，用应变片固定器12的硅橡胶方块24与应变片11接触，使其受力均匀，避免了用手粘接时施力的不均匀性，防止将胶水粘接在手上，在胶水未完全凝固之前，通过轻微移动应变片固定器12，使其导向肋板19侧面触碰应变片11以调节其方向，调整完方向后，可利用应变片固定器12的硅橡胶方块24使应变片11与试样3贴合，同时将导线拨捋在不同的导向槽23内以防止测量导线相互缠绕接触，通过调整X轴方向运动件6、Y轴方向运动件9以及钻孔设备固定器10的位置，将应变片11同应变片固定器10一同固定在试样3的表面需要打孔的位置上。

固定好应变片11之后，将钻孔设备固定器10沿着Z轴方向移动微小距离使得硅橡胶方块24材料能够轻轻取出；用电焊枪将已经设定好的残余应力测量仪上的电路板与测量导线进行连接；将钻孔设备7放入到钻孔设备固定器10中，并调整适当的位置用螺栓紧固件对其固定；通电后，打开钻孔设备开关，并通过调节钻孔设备固定器上的手柄使其缓慢地运动，打孔的同时可以用小风扇进行表面残渣的处理以及带走钻孔产生的大量的热量。该装置针对不同尺寸的板状工件，都能予以固定约束，提高了钻孔时的安全性，进而可以对经过机械处理或着热处理的工件进行钻孔操作；通过多个滑轨和运动件实现了对打孔位置和打孔方向的精准控制，进而实现对试件不同位置残余应力的精确测量。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

尽管本文较多地使用了图中附图标记：底座1，夹紧臂2，试样3，螺纹紧固件4，第二六角螺母5，X轴方向运动件6，钻孔设备7，Z轴方向滑轨8，Y轴方向运动件9，钻孔设备固定器10，应变片11，应变片固定器12，底部内凹槽13，顶部内凹槽14，锁紧组件15，第一六角螺母16，横向刻度尺17，纵向刻度尺18，导向肋板19，夹紧块20，滑动块21，通孔22，导向槽23，硅橡胶方块24，齿轮25，花形把手26，螺齿27，抱箍28，限位机构30，限位孔90，螺栓91，移动块92等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种基于盲孔法的残余应力测量装置，其特征在于：包括底座（1），底座（1）沿其长度方向对称布设有底部内凹槽（13），底部内凹槽（13）内滑动装配有两个夹紧臂（2）；两个夹紧臂（2）用于将试样（3）夹紧，夹紧臂（2）外侧安装有用于将两个夹紧臂（2）紧固的锁紧组件（15）；底部内凹槽（13）上滑动安装有X轴方向运动件（6）；X轴方向运动件（6）位于两个夹紧臂（2）之间，X轴方向运动件（6）顶部一侧形成有顶部内凹槽（14），顶部内凹槽（14）内滑动连接有Y轴方向运动件（9）,Y轴方向运动件（9）底部沿其长度方向形成有Z轴方向滑轨（8），Z轴方向滑轨（8）内安装有钻孔设备固定器（10），钻孔设备固定器（10）上连接有用于对试样（3）打孔的钻孔设备（7），试样（3）的打孔位置处安装有应变片（11），应变片（11）上通过应变片固定器（12）定位。

2.根据权利要求1所述的一种基于盲孔法的残余应力测量装置，其特征在于：所述夹紧臂（2）包括夹紧块（20）、布设于夹紧块（20）底部两侧的滑动块（21）；夹紧块（20）与两个滑动块（21）固定连接，一体成型；夹紧块（20）两端形成有与锁紧组件（15）相适配连接的通孔（22），通孔（22）与滑动块（21）相对布设。

3.根据权利要求2所述的一种基于盲孔法的残余应力测量装置，其特征在于：所述锁紧组件（15）包括螺纹紧固件（4）和第一六角螺母（16），螺纹紧固件（4）插入两个夹紧块（20）的通孔（22）中，螺纹紧固件（4）一端抵靠于夹紧块（20）内侧壁上，另一端穿过通孔（22）通过第一六角螺母（16）锁紧；其中，螺纹紧固件（4）为六角头螺栓。

4.根据权利要求1所述的一种基于盲孔法的残余应力测量装置，其特征在于：所述Y轴方向运动件（9）上形成有与顶部内凹槽（14）相适配的移动块（92），Y轴方向运动件（9）与移动块（92）固定连接，一体成型。

5.根据权利要求4所述的一种基于盲孔法的残余应力测量装置，其特征在于：所述Y轴方向运动件（9）上布设有用于将Y轴方向运动件（9）定位于X轴方向运动件（6）上的限位机构（30）；所述限位机构（30）包括螺栓（91），Y轴方向运动件（9）上形成有限位孔（90），限位孔（90）与移动块（92）相对应布设，螺栓（91）穿过限位孔（90）抵靠于顶部内凹槽（14），用于将Y轴方向运动件（9）紧固在X轴方向运动件（6）上。

6.根据权利要求1所述的一种基于盲孔法的残余应力测量装置，其特征在于：所述底座（1）沿其长度方向对称布设有横向刻度尺（17），横向刻度尺（17）位于底部内凹槽（13）外侧，X轴方向运动件（6）顶部布设有纵向刻度尺（18），纵向刻度尺（18）与顶部内凹槽（14）向对应布设。

7.根据权利要求1所述的一种基于盲孔法的残余应力测量装置，其特征在于：所述应变片固定器（12）底部形成有多个导向肋板（19），相邻导向肋板（19）之间形成有导向槽（23），多个导向肋板（19）上布设有硅橡胶方块（24），通过应变片固定器（12）的硅橡胶方块（24）使应变片（11）与试样（3）贴合。

8.根据权利要求1所述的一种基于盲孔法的残余应力测量装置，其特征在于：所述钻孔设备固定器（10）包括齿轮（25）和花形把手（26）；Z轴方向滑轨（8）内部形成有螺齿（27），螺齿（27）与钻孔设备固定器（10）上的齿轮（25）进行配合，通过花形把手（26）用于控制钻孔设备（7）的Z轴方向的位移量。

9.根据权利要求8所述的一种基于盲孔法的残余应力测量装置，其特征在于：所述钻孔设备固定器（10）还包括抱箍（28），抱箍（28）套接于钻孔设备（7）上，抱箍（28）外侧通过第二六角螺母（5）将钻孔设备（7）紧固。

10.根据权利要求5所述的一种基于盲孔法的残余应力测量装置，其特征在于：所述滑动块（21）和移动块（92）为燕尾板，与此相对应的，底部内凹槽（13）和顶部内凹槽（14）为燕尾槽，滑动块（21）插入底部内凹槽（13）中，使得夹紧臂（2）沿着底座（1）移动；移动块（92）插入顶部内凹槽（14）中，使得Y轴方向运动件（9）沿着X轴方向运动件（6）移动。

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