一种基于多角度角焊缝的应力测试系统技术方案

一种基于多角度角焊缝的应力测试系统，包括超声波应力探头组件、超声波信号处理系统、施压导杆机构、多轴平移装置以及中央处理系统；超声波应力探头组件包括发射端和接收端，分别发出和接收超声波振动信号，用于测量被测工件内部残余应力；超声波信号处理系统用于处理超声波测量信号，计算和分析应力数据；所述施压导杆机构用于将所述超声波应力探头组件平滑放置到工件表面，侦测接触情况并保持测试时的工作压力；多轴平移装置用于将本应力测试系统延预设轨迹进行移动；中央处理系统用于接收和处理所述超声波信号处理系统的计算结果，并同步控制多轴平移装置和施压导杆机构的机械动作。本发明专利技术具有对多角度焊缝残余应力的检测效率高的特点。测效率高的特点。测效率高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多角度角焊缝的应力测试系统


[0001]本专利技术属于应力测试系统
，具体涉及一种基于多角度角焊缝的应力测试系统。

技术介绍

[0002]残余应力是材料内部不均匀塑性变形引起的自身保持平衡的弹性应力，其产生是由于材料本身的不均匀弹塑性变形、温度变化、相变三者综合影响的作用结果。犹其在各种物理或化学加工的过程中，残余应力不可避免，但对于焊接工艺来说，尤其对于大型拼焊构件，焊接残余应力可能导致构件变形或开裂，进而影响整体结构的尺寸甚至本身的坚固性。所以对重要的焊接工件的焊缝及其周边材料进行应力测量是必不可少的检查步骤。
[0003]测试残余应力目前主要包括了盲孔法、环芯法，X光衍射法，中心衍射法、超声波探测法等。其中如盲孔法、环芯法都属于对测试工件有损的方法；而X光衍射法，中心衍射法需要的设备要求高，而且测试方法复杂不易实施。如US2021055173A，CN111366281(A)都公开了一些最新的测试方法，以提供在测试领域更多的可选方案；而在US2021069828(A1)，CN206732346(U)，US2021069813(A1)等公开技术中，也在研究提升焊接技术的方法和相关的设备。
[0004]然而目前公开的技术大多基于对固定点的残余应力测量，对于具有多角度焊缝的工件，由于工件的形态发生了变生，对应测试设备的定位和调节就会花费大量的人力工作时间以及增加了不多的重复操作时间。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于多角度角焊缝的应力测试系统，具有对多角度焊缝残余应力的检测效率高的特点。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种基于多角度角焊缝的应力测试系统，包括超声波应力探头组件101、超声波信号处理系统504、施压导杆机构103、多轴平移装置以及中央处理系统102；
[0008]所述超声波应力探头组件101包括发射端和接收端，分别发出和接收超声波振动信号，用于测量被测工件503内部残余应力；
[0009]所述超声波信号处理系统504用于处理超声波测量信号，计算和分析应力数据；
[0010]所述施压导杆机构103用于将所述超声波应力探头组件101平滑放置到工件表面，侦测接触情况并保持测试时的工作压力；
[0011]所述多轴平移装置用于将本应力测试系统延预设轨迹进行移动；
[0012]所述中央处理系统102用于接收和处理所述超声波信号处理系统504的计算结果，并同步控制多轴平移装置和施压导杆机构103的机械动作。
[0013]所述的发射端组件包括超声波发射端子和发射端透镜502；发射端子用于高集中并精准定向发射指定功率和频率的超声波信号504；发射端透镜502使超声波的入射角度符
合针对特定被测工件503的第一折射临界角；所述发射端透镜502具有光滑度极高的入射面与出射面，并与发射端子紧固安装；所述发射端透镜502用于作为传播介质，令发射端子的超声波信号504以低能耗低散射率地通过其中；所述的接收端组件包括超声波接收端子和接收端透镜，接收端子用于定向接收超声波信号504；接收端透镜具有光滑度极高的入射面与出射面，并与接收端子紧固安装；所述接收端透镜用于作为传播介质，令超声波信号504以低能耗低散射率地通过其中，并使超声波信号504能准确射向所述接收端子。
[0014]所述的超声波信号处理系统504与超声波发射端子以及超声波接收端子连接；所述超声波信号处理系统504包括超声波换能器，超声波控制器以及激励电源；所述超声波控制器通过控制激励电源，使电源提供所述超声波换能器所需的电能；所述超声波换能器通过将电能转化，产生超声波；并且所述的超声波控制器能精准控制所需超声波的功率和频率，并保持一定的时间；所述超声波信号处理系统504能接收来自所述超声波接收端子的电信号，并处理成可以被计算机识别的电信号。
[0015]所述的施压导杆机构103安装在超声波应力探头组件101上方，将超声波应力探头组件101推向被测工件503表面并施加合适的压力；所述施压导杆机构103包括精密电缸、压敏传感器和通讯模块；
[0016]所述精密电缸使用电信号控制电缸前端的滑动位移以及驱动的力；所述压敏传感器用于侦测所述超声波应力探头组件101与被测工件503之间的接触压力；所述通讯模块用于接收压敏传感器的侦测数据并发送到所述中央处理系统102，以及接收来自中央处理系统102的对所述精密电缸的控制信号；
[0017]所述施压导杆机构103与超声波应力探头组件101的连接处具有转动微调装置109，转动微调装置109用于根据所述压敏传感器的读数，由中央控制系统控制微调的角度，使得超声波应力探头均匀地压到被测工件503表面。
[0018]所述多轴平移装置包括左支承部104、右支承部108；所述左支承部104、右支承部108具有滑动或者滚动移动机构，用于以人为定向或以轨道导向的方式作直线运动；所述左支承部104、右支承部108具有连接部件；
[0019]所述连接部件采用一个或多个的万向轮或万向轴承连接，并且右支承部108与左支承部104可以互相绕对方旋转一定角度；所述左、右支承部108的连接部件锁定或者带阻尼地缓慢改变其相互旋转角度，使得所述的左支承部104、右支承部108能以预设的偏转角度稳定固定且相对静止。
[0020]所述多轴平移装置将一个或多个超声波应力探头组件101以及一个或多个的施压滑杆机构安装到多轴平移装置结构上；所述多轴平移装置具有制动能力，能在平面或斜面上保持稳定的静止姿态。
[0021]所述多轴平移装置包括驱动装置106，所述驱动装置106为线性电机或伺服电机，或其他驱动所述多轴平移装置移动的动力源装置。
[0022]所述中央处理系统102包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的指令；所述中央处理系统102能读取和修改所述存储器记录的数据以及执行计算机程序；所述中央处理系统102与超声波信号处理系统504以及多轴平移装置连接，并能互相通讯；所述存储器包括随机存取存储器以及可擦写存储器；所述随机存取存储器用于临时缓存数据，并等待将数据写入所述可擦写存储器；所述可擦写存储器可反复更新内部存储
的数据，并且对于的计算机程序，可以使用人为更新的形式，更改程序所规定的执行逻辑和算法。
[0023]本专利技术的有益效果：
[0024]1.通过采用超声波应力检查法，提高测试的准确度；
[0025]2.通过采用左、右两部分的检测单元，可同时检测焊缝两侧的工件残余应力的情况，并作出相应的比对，以提供更多判断数据和技术人员；
[0026]3.通过采用活性连续的结构设计，使得所述的检测单元可以灵活地适用不同焊缝的多个角度布置，大大提高了检测的适应性；
[0027]4.通过采用具有动力驱动的移动机构，配合电子控制系统，可使得本专利技术的系统可自动化检测较长长度的工件；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多角度角焊缝的应力测试系统，其特征在于，包括超声波应力探头组件(101)、超声波信号处理系统(504)、施压导杆机构(103)、多轴平移装置以及中央处理系统(102)；所述超声波应力探头组件(101)包括发射端和接收端，分别发出和接收超声波振动信号，用于测量被测工件(503)内部残余应力；所述超声波信号处理系统(504)用于处理超声波测量信号，计算和分析应力数据；所述施压导杆机构(103)用于将所述超声波应力探头组件(101)平滑放置到工件表面，侦测接触情况并保持测试时的工作压力；所述多轴平移装置用于将本应力测试系统延预设轨迹进行移动；所述中央处理系统(102)用于接收和处理所述超声波信号处理系统(504)的计算结果，并同步控制多轴平移装置和施压导杆机构(103)的机械动作。2.根据权利要求1所述的一种基于多角度角焊缝的应力测试系统，其特征在于，所述的发射端组件包括超声波发射端子和发射端透镜(502)；发射端子用于高集中并精准定向发射指定功率和频率的超声波信号(504)；发射端透镜(502)使超声波的入射角度符合针对特定被测工件(503)的第一折射临界角；所述发射端透镜(502)具有光滑度极高的入射面与出射面，并与发射端子紧固安装；所述发射端透镜(502)用于作为传播介质，令发射端子的超声波信号(504)以低能耗低散射率地通过其中；所述的接收端组件包括超声波接收端子和接收端透镜，接收端子用于定向接收超声波信号(504)；接收端透镜具有光滑度极高的入射面与出射面，并与接收端子紧固安装；所述接收端透镜用于作为传播介质，令超声波信号(504)以低能耗低散射率地通过其中，并使超声波信号(504)能准确射向所述接收端子。3.根据权利要求2所述的一种基于多角度角焊缝的应力测试系统，其特征在于，所述的超声波信号处理系统(504)与超声波发射端子以及超声波接收端子连接；所述超声波信号处理系统(504)包括超声波换能器，超声波控制器以及激励电源；所述超声波控制器通过控制激励电源，使电源提供所述超声波换能器所需的电能；所述超声波换能器通过将电能转化，产生超声波；并且所述的超声波控制器能精准控制所需超声波的功率和频率，并保持一定的时间；所述超声波信号处理系统(504)能接收来自所述超声波接收端子的电信号，并处理成可以被计算机识别的电信号。4.根据权利要求1所述的一种基于多角度角焊缝的应力测试系统，其特征在于，所述的施压导杆机构(103)安装在超声波应力探头组件(101)上方，将超声波应力探头组件(101)推向被测工件(503)表面并施加合适的压力；所述施压导...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈旭东，卫大为，赵博，董雷，王丹，张卫军，张恒，胡启龙，邵若飞，白云，卢文娟，黄俊平，陶传龙，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：