一种用于超声波预紧力检测的环槽铆钉制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于超声波预紧力检测的环槽铆钉。环槽铆钉由冒头、光杆、锁紧槽和短尾尾牙构成；环槽铆钉冒头顶面通过粘接固定超声波压电晶片，在位于光杆与锁紧槽交界处设置有反射体；本实用新型专利技术环槽铆钉能够实现预紧力的在役测量，针对同一规格的环槽铆钉，在环槽铆钉上设置超声波反射孔，同一直径和长度规格产品超声波检测受力段相同，排除了标定和检测时连接厚度不同带来的测量误差；将反射孔设置位于环槽铆钉光杆和锁紧槽交接处，消除了铆钉受套环挤压和安装时短尾受铆接工具拉伸发生塑性变形引起的测量误差，采用本实用新型专利技术环槽铆钉进行超声波预紧力检测可实现实时监测，提高测量精度。提高测量精度。提高测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于超声波预紧力检测的环槽铆钉


[0001]本技术涉及超声检测
，特别是涉及一种用于超声波预紧力检测的环槽铆钉。

技术介绍

[0002]环槽铆钉作为一种特种紧固件，在工业应用领域得到了广泛应用。预紧力是环槽铆钉的一个重要的性能指标，工业结构设计和试验中，为了保证连接设计的合理和可靠，需要在连接结构中精确的测量其预紧力的大小。现有检测技术最常用的方法是应变片测试法，即：通过在环槽铆钉杆部粘帖应变片测试应力，该方法其测量结果仅为铆钉表面的应力，无法检测铆钉本体内部应力，且容易受到外界因素的影响，测量误差和局限性较大。
[0003]超声波检测螺栓预紧力技术是近年来发展并在实际工作中得到应有较为广泛的方法，其原理利用超声波的声弹性原理，通过超声波在螺栓本体中有无应力状态下的渡越时间差来表征其预紧力的大小，超声波检测螺栓预紧力具有以下优势：(1)超声波检测不破坏被检测件样品，可以做到不降低螺栓的性能。(2)超声波检测技术可以实现一个通道多颗螺栓的预紧力检测和监控。(3)超声波穿透力好，可以满足一般的螺栓预紧力的检测需要。(4)超声波预紧力检测速度快，适合大批量同类型产品的检测。
[0004]中国专利申请CN108572040B《一种在役螺栓轴力的检测方法、检测系统及检测装置》公开了一种在役螺栓轴力的检测方法、检测系统及检测装置。检测方法包括：通过获取螺栓试样的螺栓直径、螺纹直径、受力前的声速、螺母轴向长度、螺杆长度、螺栓受力区长度、螺栓试样在不同载荷下的实测轴力、与实测轴力对应的超声波渡越时间、超声波渡越时间-轴力模型；根据螺栓直径、螺纹直径、受力前的声速、螺母轴向长度、螺杆长度、各实测轴力、超声波渡越时间和超声波渡越时间-轴力模型确定软测量表达式；采用软测量表达式计算待测在役螺栓的轴力。该申请采用的方法标定和测量过程复杂，针对具有套环附件结构的环槽铆钉测量精度不能满足需要，不能实用于更复杂的环槽铆钉测量。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种用于超声波预紧力检测的环槽铆钉，本技术环槽铆钉及其检测方法可以用于超声波预紧力检测的环槽铆钉的在役检测，具有操作简单、测量精度高的优点。
[0006]本技术通过以下技术方案实现：
[0007]本技术公开了一种用于超声波预紧力检测的环槽铆钉，其特征在于：环槽铆钉由冒头、光杆、锁紧槽和短尾尾牙构成；环槽铆钉冒头顶面通过粘接固定超声波压电晶片，在位于光杆与锁紧槽交界处设置有反射体。
[0008]所述反射体是一盲孔或通孔；形状为圆孔、椭圆孔、方孔及任意可反射超声波的结构，圆孔孔径≥1mm。
[0009]本技术上述环槽铆钉的超声波预紧力在役检测方法包括以下步骤：
[0010](1)标定环槽铆钉与待测环槽铆钉具有相同规格、相同材料制成的结构；
[0011](2)获取标定环槽铆钉的光杆直径、铆钉冒头厚度、铆钉冒头端面到反射孔距离、超声波渡越时间及初始状态的温度；
[0012](3)环槽铆钉在相同温度下在压力传感器上进行铆接标定试验，获取铆接后预紧力，超声波渡越时间；建立铆钉预紧力-超声波渡越时间差的关系模型，通过曲线拟合确定标定系数；即：F＝AΔs，其中F为铆钉的预紧力，A为标定系数，Δs为铆接前后超声波在环槽铆钉中由冒头到反射体的渡越时间差；
[0013](4)测量环槽铆钉的预紧力，获取在役环槽铆钉安装前后的超声波在环槽铆钉中的渡越时间，即可利用关系模型：F＝AΔs，获得环槽铆钉的在役预紧力。
[0014]所述关系模型F＝AΔs通过以下推导得到。
[0015]根据声弹性原理，铆钉铆接后受预紧力的作用，其声速为：C1＝(1-kσ)C0，同时铆钉受力段被拉长，其长度为：铆接后超声波在铆钉中渡越时间为：铆接前超声波在铆钉中的渡越时间为：铆钉铆接前后超声波渡越时间差为：其中kσ<<1，精简后的表达式为：C0为超声波在铆接前无预紧力时的声速，L为铆钉冒头到反射孔之间的距离，H为铆钉冒头厚度，E为铆钉的弹性模量，K为与材料相关的长时，σ为铆钉铆接后受预紧力作用产生的应力。F为铆钉铆接后的预紧力，D为铆钉光杆直径；最终令则有：F＝AΔs。
[0016]为了测量结果的更加准确，通过建立超声波声速-温度关系模型，对标定系数进行修正，根据超声波传播原理，超声波声速与与温度为一阶线性关系，即：C(t)＝C0(1-αΔt)。其中C(t)为温度t时的超声波声速，α为超声波声速随温度变化系数。通过相同规格、相同材质、相同应力下的铆钉在不同温度下的测量其声速，确定系数α，建立超声波声速与温度的关系，进而对检测结果进行修正。
[0017]修正后的预紧力-超声波渡越时间差关系模型为：F＝AΔs+BΔt，其中A为超声波与铆钉本体相关的系数，B为超声波与温度相关的系数，参数B为超声波的固有特性，可在超声波数据处理中提前预置本模块进行自动补偿，减少检测前的标定环节，BΔt为铆钉相对于初始状态的温度差。
[0018]本技术有益性：本技术环槽铆钉能够实现预紧力的在役测量。针对同一规格的环槽铆钉，在环槽铆钉上设置超声波反射孔，同一直径和长度规格产品超声波检测受力段相同，排除了标定和检测时连接厚度不同带来的测量误差；将反射孔设置位于环槽铆钉光杆和锁紧槽交接处，消除了铆钉受套环挤压和安装时短尾受铆接工具拉伸发生塑性变形引起的测量误差。
[0019]与现有超声波测量方法相比，本技术可用于超声波预紧力在役检测，通过预制反射孔，简化了标定和测量过程，同时消除了套环对测量精度的影响，提高了测量精度。
附图说明
[0020]图1是检测装置连接示意图；
[0021]图2是本技术环槽铆钉结构示意图；
[0022]图3是本技术环槽铆钉尺寸示意图。
[0023]图中，1是环槽铆钉，101是冒头，102是光杆，103是锁紧槽，104是短尾尾牙，105是超声波压电晶片，106是反射孔，2是超声波预紧力测量仪，201是超声波数据处理器，202是超声波探头，203是温度传感器，D是光杆直径，H是冒头厚度，L是冒头端面到反射孔的距离。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施方式对本技术进一步说明，具体实施方式是对本技术原理的进一步说明，不以任何方式限制本技术，与本技术相同或类似技术均没有超出本技术保护的范围。
[0025]结合附图。
[0026]如图1、图2和图3所示。
[0027]本技术用于超声波预紧力检测的环槽铆钉1由冒头101、光杆102、锁紧槽103和短尾尾牙104构成；环槽铆钉冒头101顶面通过粘接固定超声波压电晶片105，在位于光杆与锁紧槽交界处设置有反射体。本例反射体是反射孔106。
[0028]本技术反射体可以是盲孔或通孔；形状为圆孔、椭圆孔、方孔及任意可反射超声波的结构，圆孔孔径≥1mm。
[0029]超声波预紧力测量仪器2包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于超声波预紧力检测的环槽铆钉，其特征在于：环槽铆钉由冒头、光杆、锁紧槽和短尾尾牙构成；环槽铆钉冒头顶面通过粘接固定超声波压电晶片，在位于光杆与锁紧槽交界处设置有反射体。2.根据权利要求1所述用于超声波预...

【专利技术属性】
技术研发人员：左世斌，赵祥云，何旭，董帅，张钦，邓涛，贾云龙，王仕柏，王旺兵，万永，张小连，
申请(专利权)人：眉山中车紧固件科技有限公司，
类型：新型
国别省市：