專利名稱：沖擊壓痕法測量殘余應力壓痕制造裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及殘余應力測量技術，具體地說是一種沖擊壓痕法測量殘余應力壓痕制造裝置。
目前測量殘余應力的方法主要有3種全釋放法、X射線法、盲孔法。可分為兩類，其中X射線法屬于物性法范疇，是利用材料在應力作用下物性(晶格常數)發生變化的原理測定殘余應力，這類方法的優點是在測定過程中不損壞被測工件，屬無損殘余應力檢測；缺點是對材料特性和樣品的表面狀態依賴性很大，因而在實際檢測中較難把握，精度也難以保證，因而在焊接結構使用現場使用較少(X射線設備的便攜性不夠，對焊接結構測量誤差偏大)。全釋放法和盲孔法屬于應力釋放法范疇，全釋放法是一種破壞性的方法，靠應力的全部釋放獲得很高的測量精度；盲孔法是利用鉆一小盲孔使構件中的殘余應力釋放，由于采用應變片作為測量敏感元件，因此具有較高的測量精度，且設備也便于攜帶，但卻在一定程度上損傷被測件。壓痕法測殘余應力是一種全新的應力測量技術，它的測量原理是利用附加應力場與原始應力場疊加后的輸出應變的變化規律測殘余應力。這種測量方法的優點在于1.簡便、易用；2.精度較高；3.無損，只留下φ1.3mm，深0.3mm左右的凹坑。特別適合于現場測量。但是要正確進行測量，沖擊壓痕制造裝置是該測量方法中的關鍵之一。一般，沖擊壓痕法測量殘余應力裝置有以下幾個部分構成應變片、應變儀、壓痕制造裝置、壓痕對中測量裝置以及底座等組成。壓痕制造裝置的技術要求是1.由于壓痕位置的偏移，將會影響應力的測量精度，因此必須保證壓痕定位準確，要求壓痕偏離中心的距離不大于0.02mm；2.因為重復擊打可以影響應力測量精度，所以同一壓痕不能進行兩次以上(含兩次)重復擊打，即每一點只能進行一次擊打；3.針對不同測量對象，要求壓痕尺寸能進行相應的調整，因此要求沖擊力可調，打擊高度可調。在現有技術中，制造壓痕是靠手工用錘擊打壓頭制造，壓痕制造的質量受人為因素影響很大，從而導致殘余應力的測量出現人為誤差。
本實用新型的目的是提供一種結構簡單、定位準確的沖擊壓痕法測量殘余應力壓痕制造裝置。
為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是安裝在底座上的導筒里，與底座之間緊密配合，滑動安裝，由作為動力部分的打擊錘、作為制造壓痕機構的沖擊頭、擊發機構和套筒組成，其中所述擊發機構安裝在套筒一端，沖擊頭安裝在套筒的另一端，打擊錘通過擊發機構安裝在套筒內，于擊發機構和沖擊頭之間，打擊錘前部與沖擊頭后部為擊打式接觸連接結構；具體為打擊錘由錘頭、錘桿、動力彈簧組成，所述錘桿插裝于擊發機構所設的中孔里，其外壁與擊發機構的中孔內壁滑動配合，動力彈簧安裝在錘頭與擊發機構之間，于錘桿上；沖擊頭由塞堵、外套、防反彈彈簧、沖擊桿、卡箍、緩沖墊組成，所述外套為筒狀結構，一端具有柱狀縮口，另一端與凸形塞堵螺紋安裝；沖擊桿前部為錐形，穿插安裝于外套縮口里，并探露于套筒外表面，錐形尖端鑲嵌一鋼珠，其后端從塞堵上所設孔中穿出，于錘頭前方，沖擊桿與塞堵上所設的孔壁緊密配合，沖擊桿上設一卡箍，防反彈彈簧安裝在卡箍與套筒縮口端之間，于沖擊桿上，在卡箍與塞堵之間設有緩沖墊；在擊發機構由扳機、調節彈簧、擊發座、連接框架、安全蓋組成，其中與套筒螺紋連接的擊發座為帽狀，頂部表面上設有大小兩個凸臺A、B于一條水平中心線上，安全蓋與擊發座側表面螺紋連接；連接框架一側邊框上帶有卡舌與相鄰的邊框通過銷軸活動連接，所述卡舌插裝于擊發座上的大凸臺側孔里，與錘桿接觸連接，連接框架折扣在大凸臺四周，相對于設有卡舌的另一邊框上設一螺紋孔，扳機連同其上套裝的調節彈簧一起插入擊發座另一小凸臺的側孔，至連接框架上所設螺紋孔里；套筒靠近沖擊頭端安裝兩組微調螺釘；在錘桿上安設一在起動沖擊頭時起定位導向鎖緊作用的軸向導向溝槽；在導向溝槽里設有卡扳機用卡舌孔；所述每組微調螺釘個數為3～4個；所述沖擊頭的外套外壁與套筒上微調螺釘相應位置處設有周向溝槽。
本實用新型具有如下優點1.本實用新型與現有技術中用錘擊或打擊頭制造壓痕相比，壓痕制造質量明顯提高，表現在壓痕尺寸穩定，大小可調，壓痕邊緣清晰，定位準確，偏移誤差小于0.02mm，能基本消除人為誤差。
2.本實用新型集定位、打擊、調節于一身，具有結構小巧、簡單、易操作的特點，應用于化工、水電等行業重要結構的應力測量能滿足現場使用要求。


圖1為本實用新型結構示意圖。
圖2為圖1中打擊錘結構示意圖。
圖3為圖1中打擊頭結構示意圖。
圖4為圖1中擊發機構立體外形放大圖。
圖5為圖1中套筒結構示意圖。
圖6為本實用新型一個實施例中測量時壓痕制造裝置與底座的相對位置示意圖。
圖7為圖4中擊發機構立體組裝圖。
圖8為圖4中擊發機構立體分解示意圖。
以下結合附圖對本實用新型結構作進一步詳細說明。
如圖1～8所示，安裝在底座5上的導筒里，與底座5之間緊密配合，滑動安裝，由作為動力部分的打擊錘1、作為制造壓痕機構的沖擊頭2、擊發機構3和套筒4組成，其中所述擊發機構3安裝在套筒4一端，沖擊頭2安裝在套筒4的另一端，打擊錘1通過擊發機構3安裝在套筒4內，于擊發機構3和沖擊頭2之間，打擊錘1前部與沖擊頭2后部為擊打式接觸連接結構；具體為打擊錘1由錘頭11、錘桿12、動力彈簧13組成，所述錘桿12插裝于擊發機構3所設的中孔里，其外壁與擊發機構的中孔內壁滑動配合，動力彈簧13安裝在錘頭11與擊發機構3之間，于錘桿12上；沖擊頭2由塞堵21、外套22、防反彈彈簧23、沖擊桿24、卡箍25、緩沖墊26組成，所述外套22為筒狀結構，一端具有柱狀縮口，另一端與凸形塞堵21螺紋安裝；沖擊桿24前部為錐形，穿插安裝于外套22縮口里，并探露于套筒4外表面，錐形尖端鑲嵌一鋼珠，其后端從塞堵21上所設孔中穿出，于錘頭11前方，沖擊桿24與塞堵21上所設的孔壁緊密配合，沖擊桿24上設一卡箍25，防反彈彈簧23安裝在卡箍25與套筒縮口端之間，于沖擊桿24上，在卡箍25與塞堵21之間設有緩沖墊26；在擊發機構3由扳機31、調節彈簧32、擊發座33、連接框架34、安全蓋37組成，其中與套筒4螺紋連接的擊發座33為帽狀，頂部表面上設有大小兩個凸臺A35、B35′于一條水平中心線上，安全蓋37與擊發座33側表面螺紋連接；連接框架34一側邊框上帶有卡舌36與相鄰的邊框通過銷軸活動連接，所述卡舌36插裝于擊發座33上的大凸臺35側孔里，與錘桿12接觸連接，連接框架34折扣在大凸臺35四周，相對于設有卡舌36的另一邊框上設一螺紋孔，扳機31連同其上套裝的調節彈簧32一起插入擊發座33另一小凸臺35′的側孔，至連接框架34上所設螺紋孔里；套筒4靠近沖擊頭2端安裝兩組微調螺釘41；另外，在錘桿12上安設一在起動沖擊頭2時起定位導向鎖緊作用的軸向導向溝槽14；在導向溝槽14里設有卡扳機31用卡舌孔15；所述每組微調螺釘41個數為4個；所述沖擊頭2的外套22外壁與套筒4上微調螺釘相應位置處設有周向溝槽。
為了導向，錘桿12上有導向溝槽14，在導向溝槽14內有卡舌孔15，這里卡舌36的作用有二1是制動；2是始終在導向溝槽14內導向。
本實用新型結構設計原理是所述套筒4起導向和對中作用，防反彈彈簧23起防重復擊打的反沖作用；沖擊頭與套筒采用8個螺釘對稱連接固定，分上下各4個，通過調整螺釘，可以達到微調沖擊頭2與套筒4相應位置的目的，保證沖擊頭2與套筒4嚴格對中，從而保證打擊頭的對中精度大于0.02mm；防反彈彈簧23是為防止沖擊頭2重擊壓痕點而設計，其中的橡膠緩沖墊26起緩沖作用，防反彈彈簧23和橡膠緩沖墊26均有緩沖吸收反彈能量的作用。
本實用新型操作過程為1)對中以底座5為基本連接體，首先采用光學或光電對中裝置調節好位置，然后取下對中裝置后，將本實用新型裝在底座5上，無縫滑動配合，對中裝置的圓心、底座5導筒的圓心和本實用新型沖擊壓痕法測量殘余應力壓痕制造裝置的圓心三者必須同心；2)進行打擊，由打擊錘1擊打沖擊頭2，沖擊頭2撞擊鋼板表面，在鋼板表面產生相應的壓痕，此時產生的壓痕位置應與對中位置一致，實現定點打擊。
使用時，可調節沖擊頭2與被打擊面的距離或調節動力彈簧13拉緊程度來調整壓痕尺寸的大小。
操作擊發機構3過程沖擊桿24穿過擊發座33，扳機31通過小凸臺35′上的孔與連接框架34連接。準備工作用力拉沖擊桿24，當卡舌36遇到導向溝槽14內卡舌孔15時，自動卡進卡舌孔15內進行卡住操作；當工作時(打擊壓痕時)，用指輕按扳機31一端，扳機31推動連接框架34上的卡舌36，使卡舌36退出卡舌孔15，打擊錘1在動力彈簧13的帶動下便打擊沖擊頭2而工作。
本實用新型在實驗室進行了壓痕打擊試驗后，用其打擊壓痕結果進行焊接試板殘余應力的測量，結果表明，壓痕制造精度完全滿足設計偏差不超過0.02mm的要求。
在進行零部件加工時，特別是沖擊頭2與套筒4等對對中精度有直接影響的部分零部件，一定要注意加工精度，保證組裝后嚴格對中；在進行各個部分組裝時，要注意各個部件之間的相對位置，以保證對中精度，特別是打擊頭與套筒組裝時，要通過微調螺釘進行微調，保證其嚴格對中。
相關比較例手工錘擊制造壓痕技術，定位有人為誤差、壓痕尺寸不穩定、大小不易控制等缺點。
權利要求1.一種沖擊壓痕法測量殘余應力壓痕制造裝置，其特征在于安裝在底座(5)上的導筒里，與底座(5)之間緊密配合，滑動安裝，由作為動力部分的打擊錘(1)、作為制造壓痕機構的沖擊頭(2)、擊發機構(3)和套筒(4)組成，其中所述擊發機構(3)安裝在套筒(4)一端，沖擊頭(2)安裝在套筒(4)的另一端，打擊錘(1)通過擊發機構(3)安裝在套筒(4)內，于擊發機構(3)和沖擊頭(2)之間，打擊錘(1)前部與沖擊頭(2)后部為擊打式接觸連接結構；具體為打擊錘(1)由錘頭(11)、錘桿(12)、動力彈簧(13)組成，所述錘桿(12)插裝于擊發機構(3)所設的中孔里，其外壁與擊發機構的中孔內壁滑動配合，動力彈簧(13)安裝在錘頭(11)與擊發機構(3)之間，于錘桿(12)上；沖擊頭(2)由塞堵(21)、外套(22)、防反彈彈簧(23)、沖擊桿(24)、卡箍(25)、緩沖墊(26)組成，所述外套(22)為筒狀結構，一端具有柱狀縮口，另一端與凸形塞堵(21)螺紋安裝；沖擊桿(24)前部為錐形，穿插安裝于外套(22)縮口里，并探露于套筒(4)外表面，錐形尖端鑲嵌一鋼珠，其后端從塞堵(21)上所設孔中穿出，于錘頭(11)前方，沖擊桿(24)與塞堵(21)上所設的孔壁緊密配合，沖擊桿(24)上設一卡箍(25)，防反彈彈簧(23)安裝在卡箍(25)與套筒縮口端之間，于沖擊桿(24)上，在卡箍(25)與塞堵(21)之間設有緩沖墊(26)；在擊發機構(3)由扳機(31)、調節彈簧(32)、擊發座(33)、連接框架(34)、安全蓋(37)組成，其中與套筒(4)螺紋連接的擊發座(33)為帽狀，頂部表面上設有大小兩個凸臺A、B(35、35′)于一條水平中心線上，安全蓋(37)與擊發座(33)側表面螺紋連接；連接框架(34)一側邊框上帶有卡舌(36)與相鄰的邊框通過銷軸活動連接，所述卡舌(36)插裝于擊發座(33)上的大凸臺(35)側孔里，與錘桿(12)接觸連接，連接框架(34)折扣在大凸臺(35)四周，相對于設有卡舌(36)的另一邊框上設一螺紋孔，扳機(31)連同其上套裝的調節彈簧(32)一起插入擊發座(33)另一小凸臺(35′)的側孔，至連接框架(34)上所設螺紋孔里；套筒(4)靠近沖擊頭(2)端安裝兩組微調螺釘(41)。
2.按照權利要求1所述沖擊壓痕法測量殘余應力壓痕制造裝置，其特征在于在錘桿(12)上安設一在起動沖擊頭(2)時起定位導向鎖緊作用的軸向導向溝槽(14)；在導向溝槽(14)里設有卡扳機(31)用卡舌孔(15)。
3.按照權利要求1所述沖擊壓痕法測量殘余應力壓痕制造裝置，其特征在于所述每組微調螺釘(41)個數為3～4個。
4.按照權利要求1所述沖擊壓痕法測量殘余應力壓痕制造裝置，其特征在于所述沖擊頭(2)的外套(22)外壁與套筒(4)上微調螺釘相應位置處設有周向溝槽。
專利摘要一種沖擊壓痕法測量殘余應力壓痕制造裝置。它與底座之間緊密配合,滑動安裝,由作為動力部分的打擊錘、作為制造壓痕機構的沖擊頭、擊發機構和套筒組成,其中:所述擊發機構安裝在套筒一端,沖擊頭安裝在套筒的另一端,打擊錘通過擊發機構上的扳機安裝在套筒內,于擊發機構和沖擊頭之間,打擊錘前部與沖擊頭后部為擊打式接觸連接結構。它結構簡單、定位準確。
文檔編號G01N3/30GK2469434SQ0124100
公開日2002年1月2日 申請日期2001年4月4日 優先權日2001年4月4日
發明者林泉洪, 陳懷寧, 陳靜, 黃春玲 申請人:中國科學院金屬研究所