CN201350512Y - 一种盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是在盲孔法测应力时专用钻孔设备，是一种盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置，由磁轮小车和钻孔组件组成，其特征在于磁轮小车上安装有磁轮，磁轮由磁铁构成，吸附在工件表面，磁轮小车侧壁安装钻孔组件。本实用新型能够依靠磁力吸附固定于平、凸、凹各种铁磁工件表面，并能精确定位于钻孔位置中心，保证钻孔方向与工件表面垂直的一种高效、精确的钻孔装置，解决了盲孔法测试残余应力时所面临的钻孔精确定位困难，测试效率低的难题。

Description

一种盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置

技术领域

本实用新型涉及一种盲孔法测应力技术，具体说是在盲孔法测应力时专用钻孔设备，是一种盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置。

背景技术

残余应力是当任何工作载荷作用的情况下存在于构件内部且在整个构件内部保持平衡的应力。构件在制造过程中(如铸造、锻压、焊接、热处理等)都将引起残余应力，并将导致构件的刚性和尺寸稳定性的降低。在工作温度、工作介质及残余应力的共同作用下，构件的抗疲劳强度、抗脆断能力、抗应力腐蚀开裂及高温蠕变开裂能力都将大大下降，导致许多灾难性事故发生。因此，有必要对残余应力进行精确的测量。

残余应力的测量技术始于本世纪30年代，发展至今共形成了数十种传统测量方法。概括起来大致可分为两大类，即具有一定损伤性的机械释放测量法和非破坏性无损伤的物理测量法。机械测量法包括：分割全释放法、逐层剥层法、盲孔法、Gunert切铣环槽法、钻阶梯孔法、套取芯棒法、套取芯棒法、内孔直接贴片法以及释放管孔周应变测量法。物理测量法主要包括：X射线衍射法、磁性法、超声波法以及固有应变法。

机械释放测量中，以盲孔法发展较成熟。近年来科学工作者对其作了大量工作，从测量原理、到实际操作中的各种工艺因素、误差来源等进行了深入的研究，使其日趋完善，目前已成为工程上最通用的残余应力测量方法。

盲孔法测应力的的基本思想是：在有一定初应力的构件表面钻一直径2R(2mm左右)、深度h(h＞2R)的小盲孔，于是在盲孔附近表面由于释放部分应力而产生相应的位移和应变。在实际测量时，首先在一定条件下作标定试验，得到初应力与释放应变的关系曲线，将标定结果代入应力-应变通孔Kirch关系式，对Kirch公式进行修正，得到该试验条件下的A、B标定系数，然后将待测工件在同一条件下作盲孔试验，根据所测得的释放应变，代入经过修正的Kirch公式，即可得出工件中的残余应力值。

盲孔法测应力时，需要使所钻小孔与事先粘贴在工件表面的应变花的中心位置精确对正，不能存在偏差；此外，还要求钻孔方向与工件表面相垂直。这就要求有一套钻孔装置，能够牢固地固定于工件表面，并能精确定位到应变花的中心位置；此外，还必须保证钻孔方向与工件表面垂直。当工件表面为平面时，以上要求不难达到，但如何在凸面或凹面等曲面表面达到上述要求，则是比较困难的一个问题。目前尚没有钻孔装置能够达到上述要求。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种能够依靠磁力吸附固定于平、凸、凹各种铁磁工件表面，并能精确定位于钻孔位置中心，保证钻孔方向与工件表面垂直的盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置。

为实现上述目的，本实用新型是由以下技术方案解决的：一种盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置，由磁轮小车1和钻孔组件2组成，磁轮小车1上安装有磁轮3，磁轮3由磁铁构成，吸附在工件表面，磁轮小车1侧壁安装钻孔组件2。

工件表面凹面内半径＞180mm、凸面外半径R＞60mm。

在磁轮小车1上安装有磁轮驱动电机，磁轮小车1上安装有方向开关4和速度调节旋钮5。

钻孔组件2的钻孔台板6通过可调螺钉7安装固定于磁轮小车1的侧壁上，钻杆套件9通过锥螺钉8固定于钻孔台板6上，钻孔台板6上锥螺钉8孔为垂直磁轮小车1行走方向的长孔13。

安装钻头10的钻杆套件9上有定位圈11，定位圈11与钻杆套12之间有预留间隙。

预留间隙尺寸0.5-5mm。

钻孔台板6上有四个可调螺钉7，可调螺钉7的固定孔14，其中一个为圆孔，其余为以圆孔旋转分布的长孔。

其余孔以围绕圆孔旋转角度为5-20度分布。

本实用新型能够依靠磁力吸附固定于平、凸、凹各种铁磁工件表面，并能精确定位于钻孔位置中心，保证钻孔方向与工件表面垂直的一种高效、精确的钻孔装置，解决了盲孔法测试残余应力时所面临的钻孔精确定位困难，测试效率低的难题。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为磁轮小车侧视图；

图3为钻孔台板和锥螺钉放大视图；

图4为锥螺钉长孔放大视图；

图5为钻孔台板上四个可调螺钉放大视图；

图6为可调螺钉的固定长孔放大视图。

具体实施方式

文实用新型主要结构主要由两部分组成(图1)，一部分是磁轮小车1，其主要作用是使整套钻孔装置固定于铁磁工件表面并在其表面行走；另一部分是钻孔组件2，其主要作用是对待测工件表面进行钻孔，并保证钻孔深度和钻孔方向垂直于工件表面。

磁轮小车1侧壁上开设有四个安装孔，通过四个可调螺钉7将钻孔组件2安装固定于磁轮小车1的侧壁上(图5)。

磁轮小车1上有磁铁的小车磁轮3(图2)，通过磁轮3的磁力，将整套钻孔装置牢固吸附固定于待测的铁磁工件表面，并由磁轮3的转动实现整套钻孔装置在工件表面上的行走。

整套钻孔装置在待测铁磁工件表面行走是由磁轮驱动电机控制，小车磁轮3的转动来实现的，可通过行走方向开关4调整磁轮小车行进方向，可由速度调节旋钮5调节磁轮小车的行走速度。

钻孔装置除了能在平面铁磁工件表面行走外，还能够很好的使用在具有凹面(内半径＞180mm)、凸面(外半径R＞60mm)等各种形状的铁磁工件表面上。

钻孔组件2由钻孔台板6作为结构支撑件，通过可调锥螺钉8，将钻杆套件9安装固定于钻孔台板6上。

可调锥螺钉8的详细结构如图3，钻孔台板6上锥螺钉8孔为垂直磁轮小车1行走方向的长孔13，(图3)可以使钻杆套件9在垂直于小车行走方向上(即垂直于小车侧壁方向)进行位置调整。通过磁轮小车1的行走和通过调整可调锥螺钉8以改变钻杆套件9与钻孔台板6的相对位置，可以实现钻头在待测工件表面上X和Y两个方向的位置移动，从而使钻头10能够对正钻孔中心，保证钻孔位置精度，避免产生偏移。

可调螺钉7的详细结构如图5，钻孔台板通过调整螺钉固定于磁轮小车的侧壁，能以一个连接孔14为中心在5-20度，图中为10度范围内进行旋转(图6)，可实现钻杆套件9的轴线(即钻头的轴线)与被测工件表面相垂直(或与钻孔中心处工件表面的切面相垂直)，从而保证钻孔方向垂直于与被测工件表面。

钻孔套件9中的定位圈11可以用来调整钻头钻入工件表面的深度，调整定位圈11，在定位圈与钻杆套12之间预留一定间隙尺寸，此尺寸0.5-3mm，即为钻入工件表面盲孔的深度，从而可精确保证所钻盲孔深度的一致性。

Claims (8)

1、一种盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置，由磁轮小车(1)和钻孔组件(2)组成，其特征在于磁轮小车(1)上安装有磁轮(3)，磁轮(3)由磁铁构成，吸附在工件表面，磁轮小车(1)侧壁安装钻孔组件(2)。

2、如权利要求1所述的盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置，其特征在于钻孔组件(2)的钻孔台板(6)通过可调螺钉(7)安装固定于磁轮小车(1)的侧壁上，钻杆套件(9)通过锥螺钉(8)固定于钻孔台板(6)上，钻孔台板(6)上锥螺钉(8)孔为垂直磁轮小车(1)行走方向的长孔(13)。

3、如权利要求1所述的盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置，其特征在于钻孔台板(6)上有四个可调螺钉(7)，可调螺钉(7)的固定孔(14)，其中一个为圆孔，其余孔以围绕圆孔旋转角度分布的长孔。

4、如权利要求1或3所述的盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置，其特征在于其余孔以围绕圆孔旋转角度为5-20度分布。

5、如权利要求1所述的盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置，其特征在于在磁轮小车(1)上安装有磁轮驱动电机，磁轮小车(1)上安装有方向开关(4)和速度调节旋钮(5)。

6、如权利要求1所述的盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置，其特征在于工件表面凹面内半径＞180mm、凸面外半径R＞60mm。

7、如权利要求1所述的盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置，其特征在于安装钻头(10)的钻杆套件(9)上有定位圈(11)，定位圈(11)与钻杆套(12)之间有预留间隙。

8、如权利要求1或7所述的盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置，其特征在于预留间隙尺寸0.5-5mm。

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