紧固件制造技术

一种紧固件(10)，用于承载负荷，包括负荷接收部分(12)，在负荷接收部分可施加负荷至紧固件。可应变部分(14)连接至负荷接收部分，由负荷使可应变部分应变。基准(16a)被限定，并且拉长部分(18)限定另一基准(18a)。两个基准被布置成使得两个基准之间的相对位移能指示可应变部分应变的量。可应变部分限定基准。

A fastening

A fastener (10) for carrying loads, including a load receiving portion (12), and applying loads to fasteners in the load receiving section. A strain portion (14) is connected to the load receiving portion, and the strain portion is strained by the load. The reference (16a) is defined, and the elongated portion (18) defines another reference (18a). The two reference is arranged so that the relative displacement between the two benchmarks indicates the amount of strain partial strain. Strain partial limit reference.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】紧固件
本专利技术涉及紧固件。以下将通过举例方式，结合示压螺栓和监测该螺栓上的拉伸负荷对本专利技术进行描述。本专利技术不限于此实例，例如，本专利技术的其他实例可以涉及监测除螺栓以外的构件中的拉伸或压缩负荷。特别地，本专利技术的一些实例涉及除螺栓以外的紧固件。本文中的“构件”既可以指包含多个组成件的构件，也可以指一体化形成的构件。本文中的“螺栓”既可以指有头螺栓，也可以指无头螺栓。无头螺栓即为所称的“柱螺栓”。“一体的”以及该术语的变体在本文中以其普通含义来使用。因此，两个本体可以通过焊接被整合，但是通过其他导致互不相连的被紧固(潜在地一体化)的本体的紧固方法(比如粘合)，不能成为一体化本体。
技术介绍
在一些应用中，重要的是要知道在螺栓上的负荷，例如在压力边界螺栓接头(管路和压力管道的衬垫、凸缘、螺栓接头)的应用中。过载的螺栓会导致接头组成件失效，而欠载螺栓会有疲劳失效的风险，会指示相邻的螺栓过载和/或会导致螺栓所夹的部件之间泄露。由于螺母松开或者螺栓或者结构的其他方面发生蠕变，螺栓上的负荷会随着时间发生变化。这特别会发生在振动维护的接头盒高温接头中。在组装过程中监测剩余的螺栓负荷可以确保精确的螺栓负荷被施加，而在运行过程中监测可以如所需地实现主动的重新紧固。螺栓负荷监测方法趋于分成两个类别：接触测量方法和非接触测量方法。接触方法使用对两个基准的相对位移进行测量的机械手段，比如千分表或杠杆机构。在专利技术者的知识范畴内，所有的非接触方法(例如光波测量、超声测量和电容隙测量)所涉及的测量工具(相对于接触工具)都很昂贵，更加要依赖基准条件建立可重复的读数，及在升高的温度下更容易损坏和老化。以专利技术者的经验，商业上可获取的螺栓负荷测量装置，要进行精确的负荷监测需要对每个螺栓在其未载荷的条件下进行测量以确定基准的最初相对配置。这种测量要保持成，之后还能被检索以及与螺栓随后的负荷计算相关联。在随后的计算中，要将在螺栓欠载时测得的基准的相对配置与最初的相对配置相比，以确定关联负荷的基准的相对位移。专利技术者已经意识到，进行最初的测量，存储和检测信息，并执行这些计算很费力且是误差的另一潜在来源。因此，多种接触方法和装置披露在国际专利公开第WO2010/140002A1号中。该公开的图3、图5和图4被再制成本文专利技术的图1、图2和图3。在专利技术者写这个专利技术时的知识范畴内，披露在图2和图3中的装置未对应任何商业上可得的产品。同时，并非众所周知的，这种布置或多或少会解决相关螺母位置的问题。图1示出螺栓1装载一对螺母2。螺栓1是沿其全长具有连续外部螺纹的柱螺栓。螺纹的可应变部分3被螺母2支托。当螺母被拧紧以压迫结构(未示出，例如接头的两个配对凸缘)，负荷经由螺栓和螺母的螺纹接合施加到螺栓1上。螺栓在螺母下方的部分及包括相关螺纹的部分组成了螺栓1的负荷接收部分。施加的负荷拉紧了螺栓，使得其发生应变(或者，更确切地说是延长)。本文中用的“应变”指的是尺寸上的变化，表现是尺寸上的比例。不意味着损坏或者达到破裂的程度。在材料的弹性范围内，应变经由材料的弹性特性直接相关于负荷。螺栓1包括孔，在其大多数长度上运作，在其内装载了销4。销的内侧端与可应变部分3螺纹接合。此螺纹接合在销的根部。销的另一端是自由端，与螺栓的上(如所绘)端相邻。销的自由端和螺栓的上端是基准。当螺栓拉伸时，销(保持未受应力)后退回到螺栓1内。此后退可以用千分表测量，并示出可应变部分发生应变的量。后退的量基于螺母的定位。螺母的定位可以基于被夹住结构的厚度进行改变。用于纠正这种变化的计算很费力且是误差的另一潜在来源。在图2和图3的装置中，只有套筒8的下(如所绘)端被锚定在可应变部分的孔内，使得销的顶部(如所绘)和套筒提供基准，自该基准能够取到未被螺母位置所影响的测量结果。因此，多种非接触方法和装置披露在英国专利申请第GB2372826A号中。重申，在专利技术者的知识范畴内，这些装置未对应任何商业上可得的产品。英国专利申请第GB2372826A号的图2和图4被再制成本文专利技术的图4和图5。披露了螺栓内的销规4。销的端表面10被预制成能以指示轴向运动的形式反射光线。销与螺栓是潜在的一体，且通过加工去除周围的材料形成。纤维光学探针12运送自销反射的光线至图像分光仪，以获取轴向运动的指示。英国专利申请第GB2372826A号的图2的变体(本文中是图4)并入了凹槽14，凹槽14的大小正好实现与探针的紧密滑动接合。此凹槽被说成与探针接合且对齐。英国专利申请第GB2372826A号的图4的变体(本文中是图5)示出了孔，使得销规4完全在螺栓的可应变部分内。孔被扩大以限定与销规的末端10相邻的阶梯16。绘示了探针和孔之间明显的径向间隙。压力弹簧18被轴环加载以偏置探针靠在阶梯上，以相对阶梯确定地对探针进行定位。在本
，像英国专利申请第GB2372826A号的图4(本文中是图5)中的孔通常，如果不是全体，是钻出来的。当通过有技能的机械工使用高质量的工具和设备小心地实现钻操作时，钻操作可被期待生产出最佳具有H10公差的孔，就是孔的最宽和最窄定位都落在H10的范围内。实践中，公差很可能要宽于H10，其原因在于，不会有明显的理由来负担维持较窄公差的费用。在专利技术者写这个专利技术时的知识范畴内，使用非接触加工以形成负荷指示紧固件不是众所周知的。非接触加工是对电火花加工(EDM)、电化学加工(ECM)和激光加工中采用的涵盖性用语。电火花成型加工(SinkerEDM)使得成型的电极要能维持在相对于工件很高的电压下且缓慢地朝向工件运动，以在两者之间形成电弧。此电弧的效果是，将工件腐蚀成与电极形状补充的形状。通常，电极和工件的相关部分会被浸浴在介电流体中，且当介电流体分解时电弧形成。美国专利第US4847464号披露了使用电火花成型加工形成喷丝毛细管。国际专利公开第WO2012/097187号披露了电火花加工分解以去除剩余的丝锥、螺栓或者铆接材料。美国专利第US5391850号披露了使用快速打孔电火花加工进行高精度小直径孔。快速打孔电火花加工实现了旋转和改进的管状电极，经由管状电极泵送介电流体。快速打孔电火花加工可被用于产生通孔和盲孔。为了产生通孔，可以使用具有简易换装截面的电极。为了产生盲孔，可以使用更精巧的电极以确保在旋转轴线处或绕旋转轴线的材料被去除。美国专利第US3622734号和欧洲专利公开第EP0634243号披露了这种电极的实例。专利技术者开展调研时已经私下联系了众多电火花加工
内的技术人员，包括许多有经验的机械师。调研显示，电火花加工技术和其他非接触方法被普遍认为，不适合用于形成类似英国专利申请第GB2372826号的销规的构造。事实上，绝大多数取得联系的机械师相信，电火花加工用于实现此目的不可行。大多数人认为电火花成型加工技术实在太慢(即，昂贵)，例如，一般认为，用此方法形成25毫米长的销需要花费超过2个小时的时间。一般认为电火花加工分解是不精确的，而且相当不精确，以至于如果应用到加工去除周围的材料以形成销规中，很怀疑是不是根本都剩不下任何销。类似地，一般认为，快速打孔电火花加工不适合剩下完整的中央销。当使用“通孔”电极时，在旋转轴线处或绕旋转轴线的材料通常会变成残缺的、不想要的、在其前导端处被优先腐蚀的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紧固件，用于承载负荷，所述紧固件包括：负荷接收部分，在所述负荷接收部分可施加负荷至所述紧固件；可应变部分，所述可应变部分连接至所述负荷接收部分，由所述负荷使所述可应变部分应变；基准；及拉长部分，所述拉长部分限定另一基准；所述基准和所述另一基准被布置成使得两个基准之间的相对位移能指示所述可应变部分应变的量；所述可应变部分限定所述基准；及当所述紧固件未载荷时，从所述基准的最高点到所述另一基准的最高点的轴向距离小于从所述基准到所述拉长部分的根部的轴向距离的1/1000。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.30 AU 20149029461.一种紧固件，用于承载负荷，所述紧固件包括：负荷接收部分，在所述负荷接收部分可施加负荷至所述紧固件；可应变部分，所述可应变部分连接至所述负荷接收部分，由所述负荷使所述可应变部分应变；基准；及拉长部分，所述拉长部分限定另一基准；所述基准和所述另一基准被布置成使得两个基准之间的相对位移能指示所述可应变部分应变的量；所述可应变部分限定所述基准；及当所述紧固件未载荷时，从所述基准的最高点到所述另一基准的最高点的轴向距离小于从所述基准到所述拉长部分的根部的轴向距离的1/1000。2.一种紧固件，用于承载负荷，所述紧固件包括：负荷接收部分，在所述负荷接收部分可施加负荷至所述紧固件；可应变部分，所述可应变部分连接至所述负荷接收部分，由所述负荷使所述可应变部分应变；基准；及拉长部分，所述拉长部分限定另一基准；所述基准和所述另一基准被布置成使得两个基准之间的相对位移能指示所述可应变部分应变的量；所述可应变部分限定所述基准；及当所述紧固件未载荷时，所述两个基准大致是共面的。3.如权利要求2所述的紧固件，其中当所述紧固件未载荷时，从所述基准的最高点到所述另一基准的最高点的轴向距离小于从所述基准到所述拉长部分的根部的轴向距离的1/1000。4.如权利要求1或3所述的紧固件，其中当所述紧固件未载荷时，从所述基准的最高点到所述另一基准的最高点的轴向距离小于从所述基准到所述拉长部分的根部的轴向距离的1/2000。5.如权利要求1或3所述的紧固件，其中当所述紧固件未载荷时，从所述基准的最高点到所述另一基准的最高点的轴向距离小于从所述基准到所述拉长部分的根部之间轴向距离的1/4000。6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的紧固件，其中所述拉长部分与所述可应变部分一体化形成。7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的紧固件，其中所述另一基准是所述拉长部分的自由端。8.一种紧固件，包括：第一负荷接收部分和第二负荷接收部分；在所述第一负荷接收部分和所述第二负荷接收部分之间的可应变部分；拉长部分，所述拉长部分包括参考基准；应变部分基准，所述应变部分基准位于所述可应变部分上；所述应变部分基准相对于所述参考基准的轴向位移与所述紧固件上的负荷成比例；及当所述负荷为零时，从所述参考基准的最高点到所述应变部分基准的最高点的轴向距离小于从所述参考基准到所述拉长部分的根部的轴向距离的1/1000。9.如权利要求8所述的紧固件，其中所述拉长部分位于所述可应变部分之内。10.如权利要求8所述的紧固件，其中所述拉长部分的所述根部、所述参考基准和所述应变部分基准位于所述第一负荷接收部分和所述第二负荷接收部分之间。11.如权利要求8所述的紧固件，所述紧固件还包括从所述紧固件的测量进入端到所述参考基准和所述应变部分基准的洞孔，所述洞孔包括孔，所述孔具有不大于H9的公差。12.如权利要求11所述的紧固件，其中所述孔具有的相对于参考销的径向跳动公差小于从所述参考基准到所述拉长部分的根部的轴向距离的1/200。13.一种形成紧固件的方法，所述紧固件用于承载负荷并且包括：负荷接收部分，在所述负荷接收部分可施加负荷至所述紧固件；可应变部分，所述可应变部分连接至所述负荷接收部分，由所述负荷使所述可应变部分应变；基准；及拉长部分，所述拉长部分限定另一基准并且与所述可应变部分一体化形成；所述基准和所述另一基准被布置成使得两个基准之间的相对位移能指示所述可应变部分应变的量；所述方法包括去除材料以限定所述两个基准；及所述去除材料是非接触加工以去除材料。14.如权利要求13所述的方法，其中所述非接触加工包括相对所述紧固件移动加工工具；所述加工工具具有用于形成所述两个基准的功能区域；所述移动是将至少部分的所述功能区域移动到所述两个基准两者之上并作用在所述两个基准上，以限制与所述加工工具的磨损相关联的相关加工变化；所述相关加工变化是，相对于所述另一基准的最高点，在所述基准的最高点的轴向配置的变化。15.如权利要求14所述的方法，其中所述移动包括相对于所述加工工具旋转所述紧固件而同时所述加工工具相对于所述拉长部分侧向偏置。16.如权利要求14所述的方法，其中所述移动包括相对于所述紧固件旋转所述加工工具而同时所述加工工具相对于所述拉长部分侧向偏置。17.如权利要求15所述的方法，其中所述移动包括相对于所述紧固件旋转所述加工工具而同时所述加工工具相对于所述拉长部分侧向偏置。18.如权利要求17所述的方法，其中所述相对于所述紧固件旋转所述加工工具与所述紧固件的相对旋转相反。19.如权利要求17或18所述的方法，其中所述相对于所述紧固件旋转所述加工工具的速率与所述紧固件相对于所述加工工具旋转的速率不同。20.如权利要求14至19中任一权利要求所述的方法，其中所述移动包括相对侧向行程。21.如权利要求13至20中任一权利要求所述的方法，其中所述非接触加工是电火花加工(EDM)。22.一种形成紧固件的方法，所述紧固件用于承载负荷并且包括：负荷接收部分，在所述负荷接收部分可施加所述负荷至所述紧固件；可应变部分，所述可应变部分连接至所述负荷接收部分，由所述负荷使所述负荷接收部分应变；基准；及拉长部分，所述拉长部分限定另一基准并且与所述可应变部分一体化形成；及所述基准和所述另一基准被布置成使得两个基准之间的相对位移能指示所述可应变部分应变的量；所述方法包括在单次加工设置中去除材料，以限定所述两个基准。23.如权利要求13至19中任一权利要求所述的方法，所述方法包括非接触加工以限定环绕所述拉长部分的空隙。24.如权利要求23所述的方法，其中限定空隙的所述非接触加工是电火花加工(EDM)。25.一种形成具有可应变部分的紧固件的方法，所述方法包括将负荷施加到所述可应变部分并且加热所述可应变部分一段时间；所述负荷、所述加热的特性及所述一段时间被选定以使所述可应变部分驰豫，从而所述紧固件能具有不超过限度的额定使用中驰豫；所述额定使用中驰豫是：在所述可应变部分内的压力的减少；在五年的期间内处于所述可应变部分的蠕变温度的80％；及在所述可应变部分内，从所述可应变部分的屈服压力的50％的最初压力起；所述限度是最初压力的10％。26.一种形成具有可应变部分的紧固件的方法，所述方法包括将负荷施加到所述可应变部分并且加热所述可应变部分一段时间；所述负荷、所述加热的特性及所述一段时间被选定以使得在所述一段时间结束时，所述可应变部分的蠕变/驰豫速率小于4x10-7米/米/小时。27.如权利要求25或26所述的紧固件，其中所述施加的负荷介于设计负荷和所述可应变部分的弹性限度之间，而所述紧固件在使用时会承受所述设计负荷。28.如权利要求25或26或27所述的紧固件，其中所述加热是达到介于设计温度和所述可应变部分的退火温度之间的温度，而所述紧固件在使用时会承受所述设计温度。29.如权利要求25至28中任一权利要求所述的方法，其中选择上限度以大体上避免对所述可应变部分的微结构产生负面影响。30.如权利要求25至29中任一权利要求所述的方法，其中所述施加负荷是拧紧所述紧固件以夹紧物品。31.如权利要求30所述的方法，所述方法包括在所述一段时间内进一步拧紧。32.一种形成具有可应变部分的紧固件的方法，所述方法包括以下步骤：将所述紧固件加热至所述紧固件的蠕变温度的至少80％的温度；施加预驰豫负荷以在所述可应变部分内获得所述紧固件的屈服压力的至少50％的压力。33.如权利要求32所述的方法，所述方法包括以下步骤：对被加热至蠕变温度的至少80％的温度的所述紧固件再施加所述预驰豫，或再施加所述预驰豫负荷并且再加热至蠕变温度的至少80％的温度。34.如权利要求25至33中任一权利要求所述的方法，其中所述加热是在炉子中进行加热。35.如权利要求25至34中任一权利要求所述的方法，其中所述紧固件是包括基准的负荷指示紧固件。36.一种根据权利要求13至35中任一权利要求所述的形成的紧固件。37.通过如权利要求13至24以及35中任一权利要求所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊恩·沃伦·布朗，
申请(专利权)人：因特格瑞提工程方案有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU