专利名称：定点压痕制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及残余应力测量技术，具体地说是一种定点压痕制造装置。
目前测量残余应力的方法主要有3种全释放法、X射线法、盲孔法。可分为两类，其中X射线法属于物性法范畴，是利用材料在应力作用下物性(晶格常数)发生变化的原理测定残余应力，这类方法的优点是在测定过程中不损坏被测工件，属无损残余应力检测；缺点是对材料特性和样品的表面状态依赖性很大，因而在实际检测中较难把握，精度也难以保证，因而在焊接结构使用现场使用较少(X射线设备的便携性不够，对焊接结构测量误差偏大)。全释放法和盲孔法属于应力释放法范畴，全释放法是一种破坏性的方法，靠应力的全部释放获得很高的测量精度；盲孔法是利用钻一小盲孔使构件中的残余应力释放，由于采用应变片作为测量敏感元件，因此具有较高的测量精度，且设备也便于携带，但却在一定程度上损伤被测件。压痕法测残余应力是一种全新的应力测量技术，它的测量原理是利用附加应力场与原始应力场叠加后的输出应变的变化规律测残余应力。这种测量方法的优点在于1.简便、易用；2.精度较高；3.无损，只留下φ1.3mm，深0.3mm左右的凹坑。特别适合于现场测量。但是要正确进行测量，冲击压痕制造装置是该测量方法中的关键之一。一般，冲击压痕法测量残余应力装置有以下几个部分构成应变片、应变仪、压痕制造装置、压痕对中测量装置以及底座等组成。压痕制造装置的技术要求是1.由于压痕位置的偏移，将会影响应力的测量精度，因此必须保证压痕定位准确，要求压痕偏离中心的距离不大于0.02mm；2.因为重复击打可以影响应力测量精度，所以同一压痕不能进行两次以上(含两次)重复击打，即每一点只能进行一次击打；3.针对不同测量对象，要求压痕尺寸能进行相应的调整，因此要求冲击力可调，打击高度可调。在现有技术中，制造压痕是靠手工用锤击打压头制造，压痕制造的质量受人为因素影响很大，从而导致残余应力的测量出现人为误差。
本发明的目的是提供一种结构简单、定位准确的定点压痕制造装置。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是安装在底座上的导筒里，与底座之间紧密配合，滑动安装，由作为动力部分的打击锤、作为制造压痕机构的冲击头、击发机构和套筒组成，其中所述击发机构安装在套筒一端，冲击头安装在套筒的另一端，打击锤通过击发机构安装在套筒内，于击发机构和冲击头之间，打击锤前部与冲击头后部为击打式接触连接结构；具体为打击锤由锤头、锤杆、动力弹簧组成，所述锤杆插装于击发机构所设的中孔里，其外壁与击发机构的中孔内壁滑动配合，动力弹簧安装在锤头与击发机构之间，于锤杆上；冲击头由塞堵、外套、防反弹弹簧、冲击杆、卡箍、缓冲垫组成，所述外套为筒状结构，一端具有柱状缩口，另一端与凸形塞堵螺纹安装；冲击杆前部为锥形，穿插安装于外套缩口里，并探露于套筒外表面，锥形尖端镶嵌一钢珠，其后端从塞堵上所设孔中穿出，于锤头前方，冲击杆与塞堵上所设的孔壁紧密配合，冲击杆上设一卡箍，防反弹弹簧安装在卡箍与套筒缩口端之间，于冲击杆上，在卡箍与塞堵之间设有缓冲垫；在击发机构由扳机、调节弹簧、击发座、连接框架、安全盖组成，其中与套筒螺纹连接的击发座为帽状，顶部表面上设有大小两个凸台A、B于一条水平中心线上，安全盖与击发座侧表面螺纹连接；连接框架一侧边框上带有卡舌与相邻的边框通过销轴活动连接，所述卡舌插装于击发座上的大凸台侧孔里，与锤杆接触连接，连接框架折扣在大凸台四周，相对于设有卡舌的另一边框上设一螺纹孔，扳机连同其上套装的调节弹簧一起插入击发座另一小凸台的侧孔，至连接框架上所设螺纹孔里；套筒靠近冲击头端安装两组微调螺钉；在锤杆上安设一在起动冲击头时起定位导向锁紧作用的轴向导向沟槽；在导向沟槽里设有卡扳机用卡舌孔；所述每组微调螺钉个数为3～4个；所述冲击头的外套外壁与套筒上微调螺钉相应位置处设有周向沟槽。
本发明具有如下优点1.本发明与现有技术中用锤击或打击头制造压痕相比，压痕制造质量明显提高，表现在压痕尺寸稳定，大小可调，压痕边缘清晰，定位准确，偏移误差小于0.02mm，能基本消除人为误差。
2.本发明集定位、打击、调节于一身，具有结构小巧、简单、易操作的特点，应用于化工、水电等行业重要结构的应力测量能满足现场使用要求。
图1为本发明结构示意图。
图2为图1中打击锤结构示意图。
图3为图1中打击头结构示意图。
图4为图1中击发机构立体外形放大图。
图5为图1中套筒结构示意图。
图6为本发明一个实施例中测量时压痕制造装置与底座的相对位置示意图。
图7为图4中击发机构立体组装图。
图8为图4中击发机构立体分解示意图。
下面结合附图对本发明结构作进一步详细说明。
如图1～8所示，安装在底座5上的导筒里，与底座5之间紧密配合，滑动安装，由作为动力部分的打击锤1、作为制造压痕机构的冲击头2、击发机构3和套筒4组成，其中所述击发机构3安装在套筒4一端，冲击头2安装在套筒4的另一端，打击锤1通过击发机构3安装在套筒4内，于击发机构3和冲击头2之间，打击锤1前部与冲击头2后部为击打式接触连接结构；具体为打击锤1由锤头11、锤杆12、动力弹簧13组成，所述锤杆12插装于击发机构3所设的中孔里，其外壁与击发机构的中孔内壁滑动配合，动力弹簧13安装在锤头11与击发机构3之间，于锤杆12上；冲击头2由塞堵21、外套22、防反弹弹簧23、冲击杆24、卡箍25、缓冲垫26组成，所述外套22为筒状结构，一端具有柱状缩口，另一端与凸形塞堵21螺纹安装；冲击杆24前部为锥形，穿插安装于外套22缩口里，并探露于套筒4外表面，锥形尖端镶嵌一钢珠，其后端从塞堵21上所设孔中穿出，于锤头11前方，冲击杆24与塞堵21上所设的孔壁紧密配合，冲击杆24上设一卡箍25，防反弹弹簧23安装在卡箍25与套筒缩口端之间，于冲击杆24上，在卡箍25与塞堵21之间设有缓冲垫26；在击发机构3由扳机31、调节弹簧32、击发座33、连接框架34、安全盖37组成，其中与套筒4螺纹连接的击发座33为帽状，顶部表面上设有大小两个凸台A35、B35′于一条水平中心线上，安全盖37与击发座33侧表面螺纹连接；连接框架34一侧边框上带有卡舌36与相邻的边框通过销轴活动连接，所述卡舌36插装于击发座33上的大凸台35侧孔里，与锤杆12接触连接，连接框架34折扣在大凸台35四周，相对于设有卡舌36的另一边框上设一螺纹孔，扳机31连同其上套装的调节弹簧32一起插入击发座33另一小凸台35′的侧孔，至连接框架34上所设螺纹孔里；套筒4靠近冲击头2端安装两组微调螺钉41；另外，在锤杆12上安设一在起动冲击头2时起定位导向锁紧作用的轴向导向沟槽14；在导向沟槽14里设有卡扳机31用卡舌孔15；所述每组微调螺钉41个数为4个；所述冲击头2的外套22外壁与套筒4上微调螺钉相应位置处设有周向沟槽。
为了导向，锤杆12上有导向沟槽14，在导向沟槽14内有卡舌孔15，这里卡舌36的作用有二1是制动；2是始终在导向沟槽14内导向。
本发明结构设计原理是所述套筒4起导向和对中作用，防反弹弹簧23起防重复击打的反冲作用；冲击头与套筒采用8个螺钉对称连接固定，分上下各4个，通过调整螺钉，可以达到微调冲击头2与套筒4相应位置的目的，保证冲击头2与套筒4严格对中，从而保证打击头的对中精度大于0.02mm；防反弹弹簧23是为防止冲击头2重击压痕点而设计，其中的橡胶缓冲垫26起缓冲作用，防反弹弹簧23和橡胶缓冲垫26均有缓冲吸收反弹能量的作用。
本发明操作过程为1)对中以底座5为基本连接体，首先采用光学或光电对中装置调节好位置，然后取下对中装置后，将本发明装在底座5上，无缝滑动配合，对中装置的圆心、底座5导筒的圆心和本发明定点压痕制造装置的圆心三者必须同心；2)进行打击，由打击锤1击打冲击头2，冲击头2撞击钢板表面，在钢板表面产生相应的压痕，此时产生的压痕位置应与对中位置一致，实现定点打击。
使用时，可调节冲击头2与被打击面的距离或调节动力弹簧13拉紧程度来调整压痕尺寸的大小。
操作击发机构3过程冲击杆24穿过击发座33，扳机31通过小凸台35′上的孔与连接框架34连接。准备工作用力拉冲击杆24，当卡舌36遇到导向沟槽14内卡舌孔15时，自动卡进卡舌孔15内进行卡住操作；当工作时(打击压痕时)，用指轻按扳机31一端，扳机31推动连接框架34上的卡舌36，使卡舌36退出卡舌孔15，打击锤1在动力弹簧13的带动下便打击冲击头2而工作。
本发明在实验室进行了压痕打击试验后，用其打击压痕结果进行焊接试板残余应力的测量，结果表明，压痕制造精度完全满足设计偏差不超过0.02mm的要求。
在进行零部件加工时，特别是冲击头2与套筒4等对对中精度有直接影响的部分零部件，一定要注意加工精度，保证组装后严格对中；在进行各个部分组装时，要注意各个部件之间的相对位置，以保证对中精度，特别是打击头与套筒组装时，要通过微调螺钉进行微调，保证其严格对中。
相关比较例手工锤击制造压痕技术，定位有人为误差、压痕尺寸不稳定、大小不易控制等缺点。
权利要求
1.一种定点压痕制造装置，其特征在于安装在底座(5)上的导筒里，与底座(5)之间紧密配合，滑动安装，由作为动力部分的打击锤(1)、作为制造压痕机构的冲击头(2)、击发机构(3)和套筒(4)组成，其中所述击发机构(3)安装在套筒(4)一端，冲击头(2)安装在套筒(4)的另一端，打击锤(1)通过击发机构(3)安装在套筒(4)内，于击发机构(3)和冲击头(2)之间，打击锤(1)前部与冲击头(2)后部为击打式接触连接结构；具体为打击锤(1)由锤头(11)、锤杆(12)、动力弹簧(13)组成，所述锤杆(12)插装于击发机构(3)所设的中孔里，其外壁与击发机构的中孔内壁滑动配合，动力弹簧(13)安装在锤头(11)与击发机构(3)之间，于锤杆(12)上；冲击头(2)由塞堵(21)、外套(22)、防反弹弹簧(23)、冲击杆(24)、卡箍(25)、缓冲垫(26)组成，所述外套(22)为筒状结构，一端具有柱状缩口，另一端与凸形塞堵(21)螺纹安装；冲击杆(24)前部为锥形，穿插安装于外套(22)缩口里，并探露于套筒(4)外表面，锥形尖端镶嵌一钢珠，其后端从塞堵(21)上所设孔中穿出，于锤头(11)前方，冲击杆(24)与塞堵(21)上所设的孔壁紧密配合，冲击杆(24)上设一卡箍(25)，防反弹弹簧(23)安装在卡箍(25)与套筒缩口端之间，于冲击杆(24)上，在卡箍(25)与塞堵(21)之间设有缓冲垫(26)；在击发机构(3)由扳机(31)、调节弹簧(32)、击发座(33)、连接框架(34)、安全盖(37)组成，其中与套筒(4)螺纹连接的击发座(33)为帽状，顶部表面上设有大小两个凸台A、B(35、35′)于一条水平中心线上，安全盖(37)与击发座(33)侧表面螺纹连接；连接框架(34)一侧边框上带有卡舌(36)与相邻的边框通过销轴活动连接，所述卡舌(36)插装于击发座(33)上的大凸台(35)侧孔里，与锤杆(12)接触连接，连接框架(34)折扣在大凸台(35)四周，相对于设有卡舌(36)的另一边框上设一螺纹孔，扳机(31)连同其上套装的调节弹簧(32)一起插入击发座(33)另一小凸台(35′)的侧孔，至连接框架(34)上所设螺纹孔里；套筒(4)靠近冲击头(2)端安装两组微调螺钉(41)。
2.按照权利要求1所述定点压痕制造装置，其特征在于在锤杆(12)上安设一在起动冲击头(2)时起定位导向锁紧作用的轴向导向沟槽(14)；在导向沟槽(14)里设有卡扳机(31)用卡舌孔(15)。
3.按照权利要求1所述定点压痕制造装置，其特征在于所述每组微调螺钉(41)个数为3～4个。
4.按照权利要求1所述定点压痕制造装置，其特征在于所述冲击头(2)的外套(22)外壁与套筒(4)上微调螺钉相应位置处设有周向沟槽。
全文摘要
一种定点压痕制造装置。它与底座之间紧密配合,滑动安装,由作为动力部分的打击锤、作为制造压痕机构的冲击头、击发机构和套筒组成,其中:所述击发机构安装在套筒一端,冲击头安装在套筒的另一端,打击锤通过击发机构上的扳机安装在套筒内,于击发机构和冲击头之间,打击锤前部与冲击头后部为击打式接触连接结构。它结构简单、定位准确。
文档编号G01N3/30GK1378075SQ0111381
公开日2002年11月6日 申请日期2001年4月4日 优先权日2001年4月4日
发明者林泉洪, 陈怀宁, 陈静, 黄春玲 申请人:中国科学院金属研究所