一种盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术是在盲孔法测应力时专用钻孔设备，是一种盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置，由磁轮小车和钻孔组件组成，其特征在于磁轮小车上安装有磁轮，磁轮由磁铁构成，吸附在工件表面，磁轮小车侧壁安装钻孔组件。本实用新型专利技术能够依靠磁力吸附固定于平、凸、凹各种铁磁工件表面，并能精确定位于钻孔位置中心，保证钻孔方向与工件表面垂直的一种高效、精确的钻孔装置，解决了盲孔法测试残余应力时所面临的钻孔精确定位困难，测试效率低的难题。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种盲孔法测应力技术，具体说是在盲孔法测应 力时专用钻孔设备，是一种盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置。
技术介绍
残余应力是当任何工作载荷作用的情况下存在于构件内部且在 整个构件内部保持平衡的应力。构件在制造过程中(如铸造、锻压、 焊接、热处理等)都将引起残余应力，并将导致构件的刚性和尺寸稳 定性的降低。在工作温度、工作介质及残余应力的共同作用下，构件 的抗疲劳强度、抗脆断能力、抗应力腐蚀开裂及高温蠕变开裂能力都 将大大下降，导致许多灾难性事故发生。因此，有必要对残余应力进 行精确的测量。残余应力的测量技术始于本世纪30年代，发展至今共形成了数 十种传统测量方法。概括起来大致可分为两大类，即具有一定损伤性 的机械释放测量法和非破坏性无损伤的物理测量法。机械测量法包 括分割全释放法、逐层剥层法、盲孔法、Gunert切铣环槽法、钻 阶梯孔法、套取芯棒法、套取芯棒法、内孔直接贴片法以及释放管孔 周应变测量法。物理测量法主要包括X射线衍射法、磁性法、超声 波法以及固有应变法。机械释放测量中，以盲孔法发展较成熟。近年来科学工作者对其 作了大量工作，从测量原理、到实际操作中的各种工艺因素、误差来源等进行了深入的研究，使其日趋完善，目前已成为工程上最通用的 残余应力测量方法。盲孔法测应力的的基本思想是在有一定初应力的构件表面钻一 直径2 R (2腿左右)、深度h ( h〉 2 R)的小盲孔，于是在盲孔附 近表面由于释放部分应力而产生相应的位移和应变。在实际测量时， 首先在一定条件下作标定试验，得到初应力与释放应变的关系曲线，将标定结果代入应力一应变通孔Kirch关系式，对Kirch公式进行 修正，得到该试验条件下的A、 B标定系数，然后将待测工件在同一 条件下作盲孔试验，根据所测得的释放应变，代入经过修正的Kirch 公式，即可得出工件中的残余应力值。盲孔法测应力时，需要使所钻小孔与事先粘贴在工件表面的应变 花的中心位置精确对正，不能存在偏差；此外，还要求钻孔方向与工 件表面相垂直。这就要求有一套钻孔装置，能够牢固地固定于工件表 面，并能精确定位到应变花的中心位置；此外，还必须保证钻孔方向 与工件表面垂直。当工件表面为平面时，以上要求不难达到，但如何 在凸面或凹面等曲面表面达到上述要求，则是比较困难的一个问题。 目前尚没有钻孔装置能够达到上述要求。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种能够依靠磁力吸附固定于平、凸、 凹各种铁磁工件表面，并能精确定位于钻孔位置中心，保证钻孔方向 与工件表面垂直的盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置。为实现上述目的，本技术是由以下技术方案解决的一种盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置，由磁轮小车1和钻 孔组件2组成，磁轮小车1上安装有磁轮3，磁轮3由磁铁构成，吸附在工件表面，磁轮小车1侧壁安装钻孔组件2。工件表面凹面内半径〉180腿、凸面外半径R〉60腿。 在磁轮小车1上安装有磁轮驱动电机，磁轮小车1上安装有方向开关4和速度调节旋钮5。钻孔组件2的钻孔台板6通过可调螺钉7安装固定于磁轮小车1的侧壁上，钻杆套件9通过锥螺钉8固定于钻孔台板6上，钻孔台板6上锥螺钉8孔为垂直磁轮小车1行走方向的长孔13。安装钻头10的钻杆套件9上有定位圈11，定位圈11与钻杆套12之间有预留间隙。预留间隙尺寸0. 5-5mm。钻孔台板6上有四个可调螺钉7，可调螺钉7的固定孔14，其中 一个为圆孔，其余为以圆孔旋转分布的长孔。 其余孔以围绕圆孔旋转角度为5-20度分布。 本技术能够依靠磁力吸附固定于平、凸、凹各种铁磁工件表 面，并能精确定位于钻孔位置中心，保证钻孔方向与工件表面垂直的 一种高效、精确的钻孔装置，解决了盲孔法测试残余应力时所面临的 钻孔精确定位困难，测试效率低的难题。附图说明图l为本技术结构示意图； 图2为磁轮小车侧视图；图3为钻孔台板和锥螺钉放大视图； 图4为锥螺钉长孔放大视图； 图5为钻孔台板上四个可调螺钉放大视图； 图6为可调螺钉的固定长孔放大视图。具体实施方式文技术主要结构主要由两部分组成(图1)， 一部分是磁轮小 车1，其主要作用是使整套钻孔装置固定于铁磁工件表面并在其表面 行走；另一部分是钻孔组件2，其主要作用是对待测工件表面进行钻 孔，并保证钻孔深度和钻孔方向垂直于工件表面。磁轮小车1侧壁上开设有四个安装孔，通过四个可调螺钉7将钻 孔组件2安装固定于磁轮小车1的侧壁上(图5)。磁轮小车1上有磁铁的小车磁轮3 (图2)，通过磁轮3的磁力， 将整套钻孔装置牢固吸附固定于待测的铁磁工件表面，并由磁轮3的 转动实现整套钻孔装置在工件表面上的行走。整套钻孔装置在待测铁磁工件表面行走是由磁轮驱动电机控制， 小车磁轮3的转动来实现的，可通过行走方向开关4调整磁轮小车行 进方向，可由速度调节旋钮5调节磁轮小车的行走速度。钻孔装置除了能在平面铁磁工件表面行走外，还能够很好的使用 在具有凹面(内半径〉180mm)、凸面(外半径R〉60mm)等各种形状的 铁磁工件表面上。钻孔组件2由钻孔台板6作为结构支撑件，通过可调锥螺钉8， 将钻杆套件9安装固定于钻孔台板6上。可调锥螺钉8的详细结构如图3，钻孔台板6上锥螺钉8孔为垂 直磁轮小车1行走方向的长孔13，(图3)可以使钻杆套件9在垂直 于小车行走方向上(即垂直于小车侧壁方向)进行位置调整。通过磁 轮小车1的行走和通过调整可调锥螺钉8以改变钻杆套件9与钻孔台 板6的相对位置，可以实现钻头在待测工件表面上X和Y两个方向 的位置移动，从而使钻头IO能够对正钻孔中心，保证钻孔位置精度， 避免产生偏移。可调螺钉7的详细结构如图5，钻孔台板通过调整螺钉固定于磁 轮小车的侧壁，能以一个连接孔14为中心在5-20度，图中为10度 范围内进行旋转(图6)，可实现钻杆套件9的轴线(即钻头的轴线) 与被测工件表面相垂直(或与钻孔中心处工件表面的切面相垂直)， 从而保证钻孔方向垂直于与被测工件表面。钻孔套件9中的定位圈11可以用来调整钻头钻入工件表面的深 度，调整定位圈ll，在定位圈与钻杆套12之间预留一定间隙尺寸， 此尺寸0.5-3mm，即为钻入工件表面盲孔的深度，从而可精确保证所 钻盲孔深度的一致性。权利要求1、一种盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置，由磁轮小车(1)和钻孔组件(2)组成，其特征在于磁轮小车(1)上安装有磁轮(3)，磁轮(3)由磁铁构成，吸附在工件表面，磁轮小车(1)侧壁安装钻孔组件(2)。2、 如权利要求1所述的盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置， 其特征在于钻孔组件(2)的钻孔台板(6)通过可调螺钉(7)安装 固定于磁轮小车(1)的侧壁上，钻杆套件(9)通过锥螺钉(8)固 定于钻孔台板(6)上，钻孔台板(6)上锥螺钉(8)孔为垂直磁轮 小车(1)行走方向的长孔(13)。3、 如权利要求1所述的盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置， 其特征在于钻孔台板(6)上有四个可调螺钉(7)，可调螺钉(7)的 固定孔(14)，其中一个为圆孔，其余孔以围绕圆孔旋转角度分布的 长孔。4、 如权利要求1或3所述的盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔 装置，其特征在于其余孔以围绕圆孔旋转角度为5-20度分布。5、 如权利要求1所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盲孔法测应力的磁力式全表面钻孔装置，由磁轮小车（１）和钻孔组件（２）组成，其特征在于磁轮小车（１）上安装有磁轮（３），磁轮（３）由磁铁构成，吸附在工件表面，磁轮小车（１）侧壁安装钻孔组件（２）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊庆人，霍春勇，李建，王洪铎，石凯，李霄，刘彦明，吉玲康，冯耀荣，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]