CN117309212B - 一种焊接件的拘束应力测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及拘束应力测试领域，具体公开了一种焊接件的拘束应力测试装置，包括：底座，所述底座的顶部沿其长度方向滑动有两个移动座；两个升降支座，分别设置在两个移动座的上方，用以调节钛合金管件的高度；角度调节机构，用以升降支座与移动座之间的连接，并能够调节升降支座与移动座之间的夹角；两个夹持组件，分别设置在两个升降支座顶部，所述夹持组件包括安装在升降支座上的安装筒，且两个所述安装筒的开口相对；本发明的焊接件的拘束应力测试装置，可对钛合金管件进行单独调节或同步调节，可对两个直管件水平焊接测试、V形焊接测试，以及直管件与弯管件的焊接测试，可较好的适用于不同类型钛合金管件的拘束应力测试。

Description

一种焊接件的拘束应力测试装置

技术领域

本发明涉及拘束应力测试技术领域，具体涉及一种焊接件的拘束应力测试装置。

背景技术

钛合金指的是多种用钛与其他金属制成的合金金属，在航空、航天领域，钛合金材料因具有优异的综合性能已经得到了广泛的应用，钛合金化学性质活泼，在焊接过程中，焊缝正反两面高温区域的金属极容易与空气中的氮、氧、氢等发生化学反应，降低焊缝区域的力学性能，拘束应力是当受力结构经受一定程度力学结构加载，其外形作出变形时，拘束体轴心线所受的有效应力，因此钛合金焊接管件加工完成后，通常需要对其拘束应力进行测试，对钛合金管件的质量进行判断，以确保钛合金管件符合质量标准。

现有的拘束应力测试装置在使用时，往往仅能够进行水平式的焊接测试，且仅能够进行相同的钛合金管件之间的测试，不便于不同类型钛合金管件之间的测试，导致测试装置的适用范围较小，可适用的钛合金管件类型较为单一，使用效果欠佳。

发明内容

本发明提供一种焊接件的拘束应力测试装置，旨在解决相关技术中现有设备仅能够进行水平式的焊接测试，且仅能够进行相同的钛合金管件之间的测试，不便于不同类型钛合金管件之间的测试的问题。

本发明的焊接件的拘束应力测试装置，包括：

底座，所述底座的顶部沿其长度方向滑动有两个移动座；

两个升降支座，分别设置在两个移动座的上方，用以调节钛合金管件的高度；

角度调节机构，用以升降支座与移动座之间的连接，并能够调节升降支座与移动座之间的夹角；

两个夹持组件，分别设置在两个升降支座顶部，所述夹持组件包括安装在升降支座上的安装筒，且两个所述安装筒的开口相对，所述安装筒的内部环形均布有多个夹持件，且多个夹持件沿安装筒径向方向滑动在安装筒底壁，所述安装筒上设置有推送组件，用于控制多个夹持件相互聚拢或是分散；

检测单元，设置在安装筒开口方向，所述检测单元包括内环，且内环与安装筒之间设置有伸缩套杆，用以连接内环与安装筒，所述内环的中部设置有多个环形均布的应力检测板，所述内环的外部套设有外环，且外环与应力检测板之间设置有伸缩机构，用以带动应力检测板在内环中移动，所述外环与推送组件之间设置有伸缩构件，用以连接推送组件与外环。

优选的，所述伸缩套杆包括固定在安装筒上的套筒，所述套筒的内部滑动有滑竿，且滑竿远离安装筒的一端固定在内环上，所述伸缩构件包括固定在部分弧形滑轨上的支撑块，所述支撑块上安装有电动伸缩杆，且电动伸缩杆的伸缩端固定在外环上。

优选的，所述转盘的一侧设置有驱动机构，用以驱动转盘在安装筒外部旋转，所述驱动机构包括安装在安装筒顶部的第一电机，所述第一电机的输出端与转盘的侧壁均固定有皮带轮，两个皮带轮之间设置有传动带，所述第一电机驱动其输出端的皮带轮转动。

优选的，所述伸缩机构包括固定在应力检测板背侧的弹簧，所述弹簧远离应力检测板的一端固定在内环的内壁上，所述内环的环壁上开设有通孔，外环的内壁固定有牵引绳，所述牵引绳远离外环的一端穿过通孔固定在应力检测板背侧。

优选的，所述升降支座包括台座，所述台座上设置有气缸，所述气缸的伸缩端固定在安装筒底部，且安装筒的中心轴垂直于气缸的伸缩方向设置。

优选的，所述移动座上沿底座长度方向开设有横槽，所述角度调节机构包括固定在台座底部的不完全齿轮，且不完全齿轮通过架体转动在移动座顶部，所述横槽内滑动有与不完全齿轮相啮合的齿条，所述齿条内螺纹连接有丝杠，所述丝杠转动在移动座内，且两个移动座内的丝杠螺纹旋向相反。

优选的，其中一个所述丝杠端部固定有位于两个移动座之间的套管，另一个丝杠的端部固定有横杆，且横杆的端部延伸至套管的内部。

优选的，所述套管的外部固定有第一握柄，所述第一握柄上开设有插槽，所述横杆的外壁开设有限位槽，所述限位槽上滑动有第二握柄，且第二握柄上固定有与插槽相适配的插块。

优选的，所述移动座的顶部固定有角度参照板，所述角度参照板上设置有多条角度线，每条所述角度线的一侧均设置有开设在角度参照板内的插孔，其中一个插孔内插接有插杆。

优选的，所述底座的内部沿其长度方向开设有滑槽，两个所述移动座均滑动在滑槽的内部，所述滑槽的内部设置有推送部件，用以推动两个移动座沿滑槽反向滑移，所述推送部件包括转动在滑槽内的双头螺杆，所述双头螺杆上设置有两段旋向相反的螺纹，两个所述移动座分别螺纹连接在两端螺纹外部，所述双头螺杆的端部设置有第二电机，以驱动双头螺杆转动。

有益效果：

本发明在使用时，通过第一握柄与第二握柄的相互配合，可拨动两个丝杠单独旋转，也可将第二握柄上的插块插入第一握柄上的插槽内，进而拨动两个丝杠同时旋转，根据待测试钛合金管件的不同，对其中一个钛合金管件进行单独调节或对两个钛合金管件同步调节，实现对两个直管件的水平焊接测试、V形焊接测试，以及直管件与弯管件的焊接测试，可较好的适用于不同类型钛合金管件的拘束应力测试，增强设备的适用范围。

附图说明

图1是本发明的立体图。

图2是本发明的正视图。

图3是本发明支撑筒的立体图。

图4是本发明支撑筒另一角度的立体图。

图5是本发明安装环的剖视图。

图6是本发明图2中A处的放大结构示意图。

图7是本发明移动座的立体图。

图8是本发明齿条的立体图。

图9是本发明两个直管件水平焊接测试的示意图。

图10是本发明两个直管件V形焊接测试的示意图。

图11是本发明直管件与弯管件焊接测试的示意图。

附图标记：

10、底座；11、滑槽；20、移动座；21、横槽；22、角度参照板；23、角度线；24、插孔；25、插杆；26、上挡板；27、下挡板；30、检测单元；31、内环；32、应力检测板；33、外环；40、夹持组件；41、安装筒；411、套筒；412、滑竿；42、夹持件；43、转盘；44、弧形滑轨；441、支撑块；442、电动伸缩杆；45、滑块；50、升降支座；51、台座；52、气缸；60、角度调节机构；61、不完全齿轮；62、齿条；63、丝杠；631、套管；6311、第一握柄；6312、插槽；632、横杆；6321、限位槽；6322、第二握柄；6323、插块；70、伸缩机构；71、弹簧；72、通孔；73、牵引绳；80、驱动机构；81、第一电机；82、皮带轮；83、传动带；90、推送部件；91、双头螺杆；92、第二电机。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1至图11所示，本发明的焊接件的拘束应力测试装置，包括底座10，底座10的顶部沿其长度方向滑动有两个移动座20，底座10的上方设置有两个检测单元30，用于测试钛合金管件的拘束应力，两个检测单元30相互远离的一侧均设置有夹持组件40，用以对钛合金管件夹持定位，两个夹持组件40的底部均设置有升降支座50，用以调节夹持组件40的高度，且两个升降支座50分别设置在两个移动座20的正上方，升降支座50与移动座20之间设置有角度调节机构60，用于升降支座50与移动座20之间的连接，能够调节升降支座50与移动座20之间的夹角，适配调节钛合金管件的角度，对不同类型钛合金管件进行拘束应力测试。

在对钛合金管件测试时，首先通过角度调节机构60使升降支座50在移动座20上旋转，根据待测试钛合金管件的类型调整升降支座50与移动座20间角度，而后将待测试钛合金管件安装至检测单元30内由夹持组件40进行夹持定位，由升降支座50调节钛合金管件高度，使两个移动座20在底座10上滑动，带动两个夹持组件40使钛合金管件靠拢对接，对两个钛合金管件焊接，并由检测单元30在焊接中对钛合金管件进行测试。

参考图1-图5，检测单元30包括内环31，内环31的中部设置有多个环形均布的应力检测板32，内环31的外部套设有外环33，且外环33与应力检测板32之间设置有伸缩机构70，用以带动应力检测板32在内环31中移动，使多个应力检测板32靠拢或分散。

参考图5，伸缩机构70包括固定在应力检测板32背侧的弹簧71，弹簧71远离应力检测板32的一端固定在内环31的内壁上，内环31的环壁上开设有通孔72，外环33的内壁固定有牵引绳73，牵引绳73远离外环33的一端穿过通孔72固定在应力检测板32背侧，拨动外环33在内环31外旋转，将牵引绳73由内环31内扯出，即可使应力检测板32对弹簧71进行压缩，使多个应力检测板32向四周分散，拨动外环33在内环31外反向旋转，使牵引绳73能够由通孔72进入内环31中，弹簧71伸长推动应力检测板32移动，使多个应力检测板32向中间聚拢。

参考图3与图4，夹持组件40包括安装筒41，安装筒41内部环形均布有多个夹持件42，需要补充说明的是，夹持件42包括但不限于圆柱形、方柱形或是板状结构，且夹持件42沿安装筒41径向方向滑动在安装筒41底壁，安装筒41上设置有推送组件，用于控制多个夹持件42相互聚拢或是分散。

参考图3与图4，推送组件包括转动在安装筒41底壁的转盘43，转盘43的外壁沿其圆周方向环形均布有多个弧形滑轨44，每个弧形滑轨44的内部均设置有滑块45，且每个滑块45分别与对应的夹持件42端部一一固定，通过拨动转盘43使弧形滑轨44旋转，弧形滑轨44内壁推动滑块45使夹持件42在安装筒41内滑移，使多个夹持件42向中心靠拢，即可对伸入安装筒41内的钛合金管件进行夹持定位。

参考图4，伸缩套杆包括固定在安装筒41上的套筒411，套筒411的内部滑动有滑竿412，且滑竿412远离安装筒41的一端固定在内环31上，通过套筒411与滑竿412可对内环31进行支撑，伸缩构件包括固定在部分弧形滑轨44上的支撑块441，支撑块441上安装有电动伸缩杆442，且电动伸缩杆442的伸缩端固定在外环33上，通过支撑块441和电动伸缩杆442的设置，使弧形滑轨44在旋转推动夹持件42移动的同时，能够带动由电动伸缩杆442带着外环33同步旋转，进而使应力检测板32能够跟随夹持件42同步分散或聚拢，且由电动伸缩杆442推动外环33移动，使滑竿412在套筒411内滑动，可对内环31与安装筒41之间的间距进行调节。

参考图4，转盘43的一侧设置有驱动机构80，用以驱动转盘43在安装筒41外部旋转，驱动机构80包括安装在安装筒41顶部的第一电机81，第一电机81的输出端与转盘43的侧壁均固定有皮带轮82，两个皮带轮82之间设置有传动带83，第一电机81驱动其输出端的皮带轮82转动，由传动带83带动转盘43侧壁的皮带轮82，进而使转盘43能够旋转由夹持件42对钛合金管件进行固定。

参考图1-图4，升降支座50包括台座51，台座51上设置有气缸52，气缸52的伸缩端固定在安装筒41底部，且安装筒41的中心轴垂直于气缸52的伸缩方向设置，气缸52的伸缩可推动安装筒41进行升降，调整安装筒41的高度。

参考图2，移动座20上沿底座10长度方向开设有横槽21，角度调节机构60包括固定在台座51底部的不完全齿轮61，且不完全齿轮61通过架体转动在移动座20顶部，横槽21内滑动有与不完全齿轮61相啮合的齿条62，齿条62内螺纹连接有丝杠63，丝杠63转动在移动座20内，且两个移动座20内的丝杠63螺纹旋向相反，通过拨动丝杠63在横槽21内部旋转，推动齿条62沿横槽21的长度方向滑动，推动不完全齿轮61带着台座51在移动座20上旋转，即可对安装筒41以及钛合金管件的角度进行调节。

参考图2，其中一个丝杠63端部固定有位于两个移动座20之间的套管631，另一个丝杠63的端部固定有横杆632，且横杆632的端部延伸至套管631的内部，通过拨动套管631或横杆632转动，能够带动移动座20内的丝杠63旋转，便于单独对两个移动座20上的升降支座50的角度进行调节，套管631的外部固定有第一握柄6311，第一握柄6311上开设有插槽6312，横杆632的外壁开设有限位槽6321，限位槽6321上滑动有第二握柄6322，且第二握柄6322上固定有与插槽6312相适配的插块6323，通过第一握柄6311与第二握柄6322的设置，便于使用者握持第一握柄6311与第二握柄6322拨动套管631以及横杆632旋转，使丝杠63在移动座20内转动，推动第二握柄6322沿限位槽6321向第一握柄6311移动，使插块6323插入插槽6312内部，而后拨动第一握柄6311或第二握柄6322使套管631与横杆632同时转动，带动两个移动座20内的丝杠63同步转动，进而对两个移动座20上的升降支座50同步调节。

参考图7，移动座20的顶部固定有角度参照板22，角度参照板22上设置有多条角度线23，在台座51旋转时，可根据角度参照板22上的角度线23确认气缸52以及安装筒41的旋转角度，进而对钛合金管件的倾斜度进行调节，每条角度线23的一侧均设置有开设在角度参照板22内的插孔24，其中一个插孔24内插接有插杆25，通过抽出插杆25将其插入相应角度线23旁的插孔24内，能够在台座51旋转时对移动中的气缸52进行阻挡，进而使其能够精准快速的停留在所需的调节角度，角度调整一步到位，无需反复调试，提高钛合金管件角度调节的便利性，角度参照板22的顶部设有上挡板26，底部设有下挡板27，上挡板26和下挡板27的长度均沿移动座20宽度方向设置，且气缸52设置在上挡板26与下挡板27之间，通过上挡板26可在气缸52向上旋转至竖直状态时精准阻挡，以便使钛合金管件保持水平固定，通过下挡板27可在气缸52向下旋转至水平状态时精准阻挡，以便使钛合金管件能够保持竖直固定。

参考图2，底座10的内部沿其长度方向开设有滑槽11，两个移动座20均滑动在滑槽11的内部，滑槽11的内部设置有推送部件90，用以推动两个移动座20沿滑槽11反向滑移，推送部件90包括转动在滑槽11内的双头螺杆91，双头螺杆91上设置有两段旋向相反的螺纹，两个移动座20分别螺纹连接在两端螺纹外部，双头螺杆91的端部设置有第二电机92，通过第二电机92驱动双头螺杆91转动，能够推动两个移动座20反向移动，调整两个移动座20之间的间距，使两个移动座20上方的钛合金管件能够完成对接以及拆卸。

工作原理：启动第一电机81由皮带轮82以及传动带83驱动转盘43旋转，使弧形滑轨44旋转并推动滑块45使夹持件42移动，使多个夹持件42相互远离分散，同时弧形滑轨44带着电动伸缩杆442移动，并推动外环33在内环31外部旋转，将牵引绳73由通孔72抽出至内环31的外部，使应力检测板32对弹簧71进行压缩，使多个应力检测板32相互远离分散，而后将钛合金管件的端部穿过内环31插入安装筒41内部，再次启动第一电机81驱动转盘43反向转动，使弧形滑轨44反转并推动滑块45使夹持件42反向移动，使多个夹持件42相互靠近聚拢，由外侧对钛合金管件进行夹持定位，同时弧形滑轨44带着电动伸缩杆442移动，推动外环33同步在内环31外部旋转，放松牵引绳73，使弹簧71弹伸推动应力检测板32复位，使多个应力检测板32紧贴至钛合金管件的外侧，而后根据待测试钛合金管件的不同，调整升降支座50以及钛合金管件的角度；

当两个钛合金管件为直管件进行水平焊接测试时，直接调整两个移动座20带着升降支座50靠近，使两个钛合金管件端部对接，而后焊接并由应力检测板32在焊接中对钛合金管件进行测试（如图9所示）；当两个钛合金管件为直管件进行V字形焊接测试时，通过拨动套管631或横杆632转动，带动移动座20内的丝杠63旋转，推动齿条62沿横槽21滑动，推动不完全齿轮61带着台座51在移动座20上旋转，使安装筒41带着钛合金管件旋转，使两个钛合金管件进行适当角度的倾斜，而后再调整两个移动座20带着升降支座50靠近，使两个钛合金管件端部对接，进行焊接并由应力检测板32在焊接中对钛合金管件进行测试（如图10所示）；当两个钛合金管件为弯管件与直管件进行焊接测试时，通过拨动套管631或横杆632转动，使其中一个移动座20中的丝杠63推动齿条62移动，推动不完全齿轮61带着台座51旋转，对弯管件的角度进行适当调整，使焊接端保持水平，而直管件始终保持水平状态，而后再调整两个移动座20带着升降支座50靠近，使两个钛合金管件端部对接，进行焊接并由应力检测板32在焊接中对钛合金管件进行测试（如图11所示）。

有益效果：通过第一握柄6311与第二握柄6322的相互配合，可拨动两个丝杠63单独旋转，也可将第二握柄6322上的插块6323插入第一握柄6311上的插槽6312内，进而拨动两个丝杠63同时旋转，根据待测试钛合金管件的不同，对其中一个钛合金管件进行单独调节或对两个钛合金管件同步调节，实现对两个直管件的水平焊接测试、V形焊接测试，以及直管件与弯管件的焊接测试，可较好的适用于不同类型钛合金管件的拘束应力测试，增强设备的适用范围。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种焊接件的拘束应力测试装置，其特征在于，包括：

底座（10），所述底座（10）的顶部沿其长度方向滑动有两个移动座（20）；

两个升降支座（50），分别设置在两个移动座（20）的上方，用以调节钛合金管件的高度；

角度调节机构（60），用以升降支座（50）与移动座（20）之间的连接，并能够调节升降支座（50）与移动座（20）之间的夹角；

两个夹持组件（40），分别设置在两个升降支座（50）顶部，所述夹持组件（40）包括安装在升降支座（50）上的安装筒（41），且两个所述安装筒（41）的开口相对，所述安装筒（41）的内部环形均布有多个夹持件（42），且多个夹持件（42）沿安装筒（41）径向方向滑动在安装筒（41）底壁，所述安装筒（41）上设置有推送组件，用于控制多个夹持件（42）相互聚拢或是分散；

所述升降支座（50）包括台座（51），所述台座（51）上设置有气缸（52），所述气缸（52）的伸缩端固定在安装筒（41）底部，且安装筒（41）的中心轴垂直于气缸（52）的伸缩方向设置；

所述移动座（20）上沿底座（10）长度方向开设有横槽（21），所述角度调节机构（60）包括固定在台座（51）底部的不完全齿轮（61），且不完全齿轮（61）通过架体转动在移动座（20）顶部，所述横槽（21）内滑动有与不完全齿轮（61）相啮合的齿条（62），所述齿条（62）内螺纹连接有丝杠（63），所述丝杠（63）转动在移动座（20）内，且两个移动座（20）内的丝杠（63）螺纹旋向相反；

其中一个所述丝杠（63）端部固定有位于两个移动座（20）之间的套管（631），另一个丝杠（63）的端部固定有横杆（632），且横杆（632）的端部延伸至套管（631）的内部；

所述套管（631）的外部固定有第一握柄（6311），所述第一握柄（6311）上开设有插槽（6312），所述横杆（632）的外壁开设有限位槽（6321），所述限位槽（6321）上滑动有第二握柄（6322），且第二握柄（6322）上固定有与插槽（6312）相适配的插块（6323）；

检测单元（30），设置在安装筒（41）开口方向，所述检测单元（30）包括内环（31），且内环（31）与安装筒（41）之间设置有伸缩套杆，用以连接内环（31）与安装筒（41），所述伸缩套杆包括固定在安装筒（41）上的套筒（411），所述套筒（411）的内部滑动有滑竿（412），且滑竿（412）远离安装筒（41）的一端固定在内环（31）上，所述推送组件包括转动在安装筒（41）底壁的转盘（43），所述转盘（43）的外壁沿其圆周方向环形均布有多个弧形滑轨（44），每个所述弧形滑轨（44）的内部均设置有滑块（45），且每个滑块（45）分别与对应的夹持件（42）端部一一固定，所述内环（31）的中部设置有多个环形均布的应力检测板（32），所述内环（31）的外部套设有外环（33），且外环（33）与应力检测板（32）之间设置有伸缩机构（70），用以带动应力检测板（32）在内环（31）中移动，所述伸缩机构（70）包括固定在应力检测板（32）背侧的弹簧（71），所述弹簧（71）远离应力检测板（32）的一端固定在内环（31）的内壁上，所述内环（31）的环壁上开设有通孔（72），所述外环（33）的内壁固定有牵引绳（73），所述牵引绳（73）远离外环（33）的一端穿过通孔（72）固定在应力检测板（32）背侧，所述外环（33）与推送组件之间设置有伸缩构件，用以连接推送组件与外环（33）；

所述伸缩构件包括固定在部分弧形滑轨（44）上的支撑块（441），所述支撑块（441）上安装有电动伸缩杆（442），且电动伸缩杆（442）的伸缩端固定在外环（33）上；

所述转盘（43）的一侧设置有驱动机构（80），用以驱动转盘（43）在安装筒（41）外部旋转，所述驱动机构（80）包括安装在安装筒（41）顶部的第一电机（81），所述第一电机（81）的输出端与转盘（43）的侧壁均固定有皮带轮（82），两个所述皮带轮（82）之间设置有传动带（83），所述第一电机（81）驱动其输出端的皮带轮（82）转动。

2.根据权利要求1所述的焊接件的拘束应力测试装置，其特征在于，所述移动座（20）的顶部固定有角度参照板（22），所述角度参照板（22）上设置有多条角度线（23），每条所述角度线（23）的一侧均设置有开设在角度参照板（22）内的插孔（24），其中一个插孔（24）内插接有插杆（25）。

3.根据权利要求2所述的焊接件的拘束应力测试装置，其特征在于，所述底座（10）的内部沿其长度方向开设有滑槽（11），两个所述移动座（20）均滑动在滑槽（11）的内部，所述滑槽（11）的内部设置有推送部件（90），用以推动两个移动座（20）沿滑槽（11）反向滑移，所述推送部件（90）包括转动在滑槽（11）内的双头螺杆（91），所述双头螺杆（91）上设置有两段旋向相反的螺纹，两个所述移动座（20）分别螺纹连接在两端螺纹外部，所述双头螺杆（91）的端部设置有第二电机（92），以驱动双头螺杆（91）转动。