专利名称：带有焊接的超声波应力传感器的紧固件的制作方法
技术领域：
本文描述的主题大体上涉及测量和检测试样内的应力或应变，更
具体地说，涉及用于将超声波应力传感器(ultrasonic stress transducer)
焊接到紧固件上的方法和装置。
背景技术：
如 StressTel Ultrasonic Testing Equipment公司(现在是GE Inspection Technologies公司的一部分)在"紧固件的超声波检查指南" ("Guide to Ultrasonic Inspection of Fasteners")中所讨论的那样，它们 的BOLTMIKE 系统在张力施加于紧固件之前和之后，通过测量声 波沿着紧固件的长度传播所需要的时间，来确定紧固件上的负载。但 是，在测量紧固件之前，必须适当地准备紧固件，以用'于超声波检查。 例如，非常平坦、光滑的表面对传感器的正确耦联是重要的。必须采 用合适的耦合剂。最后，传感器在螺栓头或者螺柱端上的一致放置可 以改善仪器的精度和可重复性。
一些方法已被用来保证一致的传感器放置。最常见的方法采用放 置在螺栓头中心的磁传感器。密歇根州特洛伊的MicroControlInc.公 司的粘合(glue-on)的超声波张力敏感元件是可得到的，Intellifast Gmbh公司提供了 一种永久安装的传感器系统。Intellifast公司所自称
的等离子喷涂"溅射"过程在螺栓上涂覆了永久安装的压电薄膜层，这 清楚地公开于世界知识产权组织出版物No.WO2007124924和 No.WO2006015813中。但是，这些以及其它传统的应力传感器构造实 现起来常常是困难的，昂贵的，以及费时的
发明内容
收
应力传感器安装到紧固件上的装置和方法来解决，包括，将传感器固
定到焊接插入物(weld insert)以及将该插入物焊接到紧固件上。
现在通过参考下面的附图来描述本技术发明的各个方面，这些附 图不必按照比例来绘制，但在全部的各个视图中使用相同的标号来指 代相应的部件或部分。
图l是用于将超声波应力传感器安装到紧固件上的方法的示意性 的分解的截面图。
图2是图1中的传感器和焊接插入物的放大的视图。
图3是图1所示方法的示意性的组装的截面图。
图4是另 一种将超声波应力传感器安装到紧固件的方法的示意性 的分解的截面图。
图5是图4中的传感器和焊接插入物的放大视图。
图6是图4所示的已组装的紧固件的示意性截面图。
具体实施例方式
图1是将传感器2安装到紧固件4的一端或两端上的方法的示意 性分解截面图。在这里所描述的示例性实施例中，传感器2是应力传 感器，比如超声波应力传感器，紧固件4是螺栓。但是，也可以使用 各种其它的传感器2和/或紧固件4，比如压电传感器、温度传感器、 辐射传感器、杆、销、铆钉、混凝土加强筋等。传感器2可以包括敏 感元件(sensor)和/或发送器激励器。备选地，激励器可以与敏感元件 分开提供。例如，发送器不必固定到紧固件4上。
传感器2固定到焊接插入物6上，如图2中更详细地所示。例如， 可以在插入物6的一端形成插入物凹腔8，用于容纳传感器2。插入 物6的另一端还可以包括锥形的尖端10。但是，其它的尖端形状也可以#皮使用，比如平的，半球状的，或椭圓的。此尖端还可以具有各种 长度和/或锥角，如图4-6中的更长的尖端所示。
插入物6的尖端IO还可以包括材料，此材料具有比形成此插入
物其余部分的材料更低的熔点。插入物6可以由多种材料形成，这些
材料包括抗腐蚀的材料，比如铬合金钢。作为备选或作为附加，插入
物6可以由锌合金形成，例如用于与镀锌螺栓一起使用。
紧固件4可以设有可选择的紧固件凹腔12,用于容纳插入物6 的尖端IO。该紧固件凹腔12可以填充可选的防腐蚀剂13，比如合适 的密封剂或焊剂。该紧固件凹腔12还可以构造成与尖端10的形状相 符，如图4-6所示。
插入物6和传感器2通过任何焊接工艺，比如摩擦焊接、电阻焊 接、硬钎焊和软钎焊，而固定到紧固件4上。例如，如图3中所示的 摩擦焊接工艺最佳地所示，带有传感器2的插入物6固定到可旋转的 头部(bit)14中。将此头部14朝向紧固件凹腔12下降，并以合适的速 度和压力旋转，以便熔化至少插入物6的尖端并将插入物结合到紧固 件4上。液体16也可以^支提供给紧固件凹腔12，用于冷却和/或沖洗 此焊接工艺。
以上所述的技术提供了与传统的带应力传感器的紧固件相比所 具有的各种优点。例如，工艺不那么复杂，不那么昂贵，并且比传统 技术更容易实施。因此，在否则会要求依赖于单个基准螺栓的特定应 用中，应力传感器能够应用于更多的螺栓上。
应该强调，上述实施例，特别是任何"优逸"实施例，仅仅是各 种实施方式的举例，这些实施方式在本文中进行了阐述，以用于提供 对此技术的各个方面的清楚理解。在实质上不背离仅由所附权利要求 的适当构成所限定的保护范围的情况下，可以对很多这些实施例进行 改变。
权利要求
1.一种将应力传感器(2)安装在紧固件(4)上的方法，包括将所述传感器固定到焊接插入物(6)上；和将所述插入物(6)焊接到所述紧固件(4)上。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊接选自摩擦 焊接、电阻焊接、硬钎焊和软钎焊。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊接是摩擦焊接。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述紧固 件内形成凹腔以用于容纳所述传感器的步骤。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述紧固 件(4)内形成凹腔(8)以用于容纳所述传感器(2)的步骤。
6. —种装置，包括用于焊接到紧固件(4)上的插入物(6);和 固定到所述插入物(6)上的应力传感器(2)。
7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述插入物还包括 插入物凹腔(8)，其位于一端以用于容纳所述传感器(2);和 在与所述一端相反的另一端的锥形尖端(IO)。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述插入物的一端 包括材料，所述材料具有比所述紧固件以及所述插入物的其余部分更 低的熔点。
9. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括紧固件(4), 所述插入物(6)焊接到所述紧固件(4)上。
10，根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述插入物(6)摩 擦焊接到所述紧固件(4)上。
全文摘要
本发明涉及带有焊接的超声波应力传感器的紧固件。具体而言，提供了一种将应力传感器(2)安装到紧固件(4)上的方法，包括，将传感器(2)固定到焊接插入物(6)上，和将插入物(6)焊接到紧固件(4)上。
文档编号G01N29/26GK101526504SQ20091011791
公开日2009年9月9日 申请日期2009年2月19日 优先权日2008年2月19日
发明者J·E·黑默尔曼, J·J·涅斯 申请人:通用电气公司