[發(fā)明專利]一種用于超聲波預(yù)緊力檢測的環(huán)槽鉚釘及在役檢測方法

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• 申請日: 2020-09-12
• 公開（公告）號: CN111998983A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左世斌;趙祥云;何旭;董帥;張欽;鄧濤;賈云龍;王仕柏;王旺兵;萬永;張小連
• 申請（專利權(quán)）人: 眉山中車緊固件科技有限公司
• 主分類號: G01L5/24
• 分類號: G01L5/24;F16B19/04
• 代理公司: 成都市輔君專利代理有限公司 51120
• 代理人: 張堰黎

本發(fā)明公開了一種用于超聲波預(yù)緊力檢測的環(huán)槽鉚釘及在役檢測方法。環(huán)槽鉚釘由冒頭、光桿、鎖緊槽和短尾尾牙構(gòu)成；環(huán)槽鉚釘冒頭頂面通過粘接固定超聲波壓電晶片，在位于光桿與鎖緊槽交界處設(shè)置有反射體；檢測方法包括：標(biāo)定環(huán)槽鉚釘，獲取標(biāo)定鉚釘?shù)墓鈼U直徑、鉚釘冒頭厚度、鉚釘冒頭端面到反射孔距離、超聲波渡越時(shí)間及初始狀態(tài)的溫度，環(huán)槽鉚釘鉚接標(biāo)定，獲取鉚接后預(yù)緊力，超聲波渡越時(shí)間，建立預(yù)緊力?渡越時(shí)間差模型，確定標(biāo)定系數(shù)，利用關(guān)系模型獲得環(huán)槽鉚釘?shù)脑谝垲A(yù)緊力。本發(fā)明可用于超聲波預(yù)緊力在役檢測，通過預(yù)制反射孔，簡化了標(biāo)定和測量過程，同時(shí)消除了套環(huán)對測量精度的影響，提高了測量精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于超聲波預(yù)緊力檢測的環(huán)槽鉚釘及在役檢測方法。

背景技術(shù)

環(huán)槽鉚釘作為一種特種緊固件，在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。預(yù)緊力是環(huán)槽鉚釘?shù)囊粋€(gè)重要的性能指標(biāo)，工業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)中，為了保證連接設(shè)計(jì)的合理和可靠，需要在連接結(jié)構(gòu)中精確的測量其預(yù)緊力的大小。現(xiàn)有檢測技術(shù)最常用的方法是應(yīng)變片測試法，即：通過在環(huán)槽鉚釘桿部粘帖應(yīng)變片測試應(yīng)力，該方法其測量結(jié)果僅為鉚釘表面的應(yīng)力，無法檢測鉚釘本體內(nèi)部應(yīng)力，且容易受到外界因素的影響，測量誤差和局限性較大。

超聲波檢測螺栓預(yù)緊力技術(shù)是近年來發(fā)展并在實(shí)際工作中得到應(yīng)有較為廣泛的方法，其原理利用超聲波的聲彈性原理，通過超聲波在螺栓本體中有無應(yīng)力狀態(tài)下的渡越時(shí)間差來表征其預(yù)緊力的大小，超聲波檢測螺栓預(yù)緊力具有以下優(yōu)勢：(1)超聲波檢測不破壞被檢測件樣品，可以做到不降低螺栓的性能。(2)超聲波檢測技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)通道多顆螺栓的預(yù)緊力檢測和監(jiān)控。(3)超聲波穿透力好，可以滿足一般的螺栓預(yù)緊力的檢測需要。(4)超聲波預(yù)緊力檢測速度快，適合大批量同類型產(chǎn)品的檢測。

中國專利申請CN108572040B《一種在役螺栓軸力的檢測方法、檢測系統(tǒng)及檢測裝置》公開了一種在役螺栓軸力的檢測方法、檢測系統(tǒng)及檢測裝置。檢測方法包括：通過獲取螺栓試樣的螺栓直徑、螺紋直徑、受力前的聲速、螺母軸向長度、螺桿長度、螺栓受力區(qū)長度、螺栓試樣在不同載荷下的實(shí)測軸力、與實(shí)測軸力對應(yīng)的超聲波渡越時(shí)間、超聲波渡越時(shí)間-軸力模型；根據(jù)螺栓直徑、螺紋直徑、受力前的聲速、螺母軸向長度、螺桿長度、各實(shí)測軸力、超聲波渡越時(shí)間和超聲波渡越時(shí)間-軸力模型確定軟測量表達(dá)式；采用軟測量表達(dá)式計(jì)算待測在役螺栓的軸力。該申請采用的方法標(biāo)定和測量過程復(fù)雜，針對具有套環(huán)附件結(jié)構(gòu)的環(huán)槽鉚釘測量精度不能滿足需要，不能實(shí)用于更復(fù)雜的環(huán)槽鉚釘測量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于超聲波預(yù)緊力檢測的環(huán)槽鉚釘及在役檢測方法，本發(fā)明環(huán)槽鉚釘及其檢測方法可以用于超聲波預(yù)緊力檢測的環(huán)槽鉚釘?shù)脑谝蹤z測，具有操作簡單、測量精度高的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明首先公開了一種用于超聲波預(yù)緊力檢測的環(huán)槽鉚釘，其特征在于：環(huán)槽鉚釘由冒頭、光桿、鎖緊槽和短尾尾牙構(gòu)成；環(huán)槽鉚釘冒頭頂面通過粘接固定超聲波壓電晶片，在位于光桿與鎖緊槽交界處設(shè)置有反射體。

所述反射體是一盲孔或通孔；形狀為圓孔、橢圓孔、方孔及任意可反射超聲波的結(jié)構(gòu)，圓孔孔徑≥1mm。

本發(fā)明還公開了上述環(huán)槽鉚釘?shù)某暡A(yù)緊力在役檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)標(biāo)定環(huán)槽鉚釘與待測環(huán)槽鉚釘具有相同規(guī)格、相同材料制成的結(jié)構(gòu)；

(2)獲取標(biāo)定環(huán)槽鉚釘?shù)墓鈼U直徑、鉚釘冒頭厚度、鉚釘冒頭端面到反射孔距離、超聲波渡越時(shí)間及初始狀態(tài)的溫度；

(3)環(huán)槽鉚釘在相同溫度下在壓力傳感器上進(jìn)行鉚接標(biāo)定試驗(yàn)，獲取鉚接后預(yù)緊力，超聲波渡越時(shí)間；建立鉚釘預(yù)緊力-超聲波渡越時(shí)間差的關(guān)系模型，通過曲線擬合確定標(biāo)定系數(shù)；即：F＝AΔs，其中F為鉚釘?shù)念A(yù)緊力，A為標(biāo)定系數(shù)，Δs為鉚接前后超聲波在環(huán)槽鉚釘中由冒頭到反射體的渡越時(shí)間差；