專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有焊接的超聲波應(yīng)力傳感器的緊固件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文描述的主題大體上涉及測(cè)量和檢測(cè)試樣內(nèi)的應(yīng)力或應(yīng)變，更
具體地說(shuō)，涉及用于將超聲波應(yīng)力傳感器(ultrasonic stress transducer)
焊接到緊固件上的方法和裝置。
背景技術(shù)：
如 StressTel Ultrasonic Testing Equipment公司(現(xiàn)在是GE Inspection Technologies公司的一部分)在"緊固件的超聲波檢查指南" ("Guide to Ultrasonic Inspection of Fasteners")中所討論的那樣，它們 的BOLTMIKE 系統(tǒng)在張力施加于緊固件之前和之后，通過(guò)測(cè)量聲 波沿著緊固件的長(zhǎng)度傳播所需要的時(shí)間，來(lái)確定緊固件上的負(fù)載。但 是，在測(cè)量緊固件之前，必須適當(dāng)?shù)販?zhǔn)備緊固件，以用'于超聲波檢查。 例如，非常平坦、光滑的表面對(duì)傳感器的正確耦聯(lián)是重要的。必須采 用合適的耦合劑。最后，傳感器在螺栓頭或者螺柱端上的一致放置可 以改善儀器的精度和可重復(fù)性。
一些方法已被用來(lái)保證一致的傳感器放置。最常見(jiàn)的方法采用放 置在螺栓頭中心的磁傳感器。密歇根州特洛伊的MicroControlInc.公 司的粘合(glue-on)的超聲波張力敏感元件是可得到的，Intellifast Gmbh公司提供了 一種永久安裝的傳感器系統(tǒng)。Intellifast公司所自稱(chēng)
的等離子噴涂"濺射"過(guò)程在螺栓上涂覆了永久安裝的壓電薄膜層，這 清楚地公開(kāi)于世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織出版物No.WO2007124924和 No.WO2006015813中。但是，這些以及其它傳統(tǒng)的應(yīng)力傳感器構(gòu)造實(shí) 現(xiàn)起來(lái)常常是困難的，昂貴的，以及費(fèi)時(shí)的
發(fā)明內(nèi)容
收
應(yīng)力傳感器安裝到緊固件上的裝置和方法來(lái)解決，包括，將傳感器固
定到焊接插入物(weld insert)以及將該插入物焊接到緊固件上。


現(xiàn)在通過(guò)參考下面的附圖來(lái)描述本技術(shù)發(fā)明的各個(gè)方面，這些附 圖不必按照比例來(lái)繪制，但在全部的各個(gè)視圖中使用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)指 代相應(yīng)的部件或部分。
圖l是用于將超聲波應(yīng)力傳感器安裝到緊固件上的方法的示意性 的分解的截面圖。
圖2是圖1中的傳感器和焊接插入物的放大的視圖。
圖3是圖1所示方法的示意性的組裝的截面圖。
圖4是另 一種將超聲波應(yīng)力傳感器安裝到緊固件的方法的示意性 的分解的截面圖。
圖5是圖4中的傳感器和焊接插入物的放大視圖。
圖6是圖4所示的已組裝的緊固件的示意性截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是將傳感器2安裝到緊固件4的一端或兩端上的方法的示意 性分解截面圖。在這里所描述的示例性實(shí)施例中，傳感器2是應(yīng)力傳 感器，比如超聲波應(yīng)力傳感器，緊固件4是螺栓。但是，也可以使用 各種其它的傳感器2和/或緊固件4，比如壓電傳感器、溫度傳感器、 輻射傳感器、桿、銷(xiāo)、鉚釘、混凝土加強(qiáng)筋等。傳感器2可以包括敏 感元件(sensor)和/或發(fā)送器激勵(lì)器。備選地，激勵(lì)器可以與敏感元件 分開(kāi)提供。例如，發(fā)送器不必固定到緊固件4上。
傳感器2固定到焊接插入物6上，如圖2中更詳細(xì)地所示。例如， 可以在插入物6的一端形成插入物凹腔8，用于容納傳感器2。插入 物6的另一端還可以包括錐形的尖端10。但是，其它的尖端形狀也可以#皮使用，比如平的，半球狀的，或橢圓的。此尖端還可以具有各種 長(zhǎng)度和/或錐角，如圖4-6中的更長(zhǎng)的尖端所示。
插入物6的尖端IO還可以包括材料，此材料具有比形成此插入
物其余部分的材料更低的熔點(diǎn)。插入物6可以由多種材料形成，這些
材料包括抗腐蝕的材料，比如鉻合金鋼。作為備選或作為附加，插入
物6可以由鋅合金形成，例如用于與鍍鋅螺栓一起使用。
緊固件4可以設(shè)有可選擇的緊固件凹腔12,用于容納插入物6 的尖端IO。該緊固件凹腔12可以填充可選的防腐蝕劑13，比如合適 的密封劑或焊劑。該緊固件凹腔12還可以構(gòu)造成與尖端10的形狀相 符，如圖4-6所示。
插入物6和傳感器2通過(guò)任何焊接工藝，比如摩擦焊接、電阻焊 接、硬釬焊和軟釬焊，而固定到緊固件4上。例如，如圖3中所示的 摩擦焊接工藝最佳地所示，帶有傳感器2的插入物6固定到可旋轉(zhuǎn)的 頭部(bit)14中。將此頭部14朝向緊固件凹腔12下降，并以合適的速 度和壓力旋轉(zhuǎn)，以便熔化至少插入物6的尖端并將插入物結(jié)合到緊固 件4上。液體16也可以^支提供給緊固件凹腔12，用于冷卻和/或沖洗 此焊接工藝。
以上所述的技術(shù)提供了與傳統(tǒng)的帶應(yīng)力傳感器的緊固件相比所 具有的各種優(yōu)點(diǎn)。例如，工藝不那么復(fù)雜，不那么昂貴，并且比傳統(tǒng) 技術(shù)更容易實(shí)施。因此，在否則會(huì)要求依賴(lài)于單個(gè)基準(zhǔn)螺栓的特定應(yīng) 用中，應(yīng)力傳感器能夠應(yīng)用于更多的螺栓上。
應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，上述實(shí)施例，特別是任何"優(yōu)逸"實(shí)施例，僅僅是各 種實(shí)施方式的舉例，這些實(shí)施方式在本文中進(jìn)行了闡述，以用于提供 對(duì)此技術(shù)的各個(gè)方面的清楚理解。在實(shí)質(zhì)上不背離僅由所附權(quán)利要求 的適當(dāng)構(gòu)成所限定的保護(hù)范圍的情況下，可以對(duì)很多這些實(shí)施例進(jìn)行 改變。
權(quán)利要求
1.一種將應(yīng)力傳感器(2)安裝在緊固件(4)上的方法，包括將所述傳感器固定到焊接插入物(6)上；和將所述插入物(6)焊接到所述緊固件(4)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊接選自摩擦 焊接、電阻焊接、硬釬焊和軟釬焊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊接是摩擦焊接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在所述緊固 件內(nèi)形成凹腔以用于容納所述傳感器的步驟。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在所述緊固 件(4)內(nèi)形成凹腔(8)以用于容納所述傳感器(2)的步驟。
6. —種裝置，包括用于焊接到緊固件(4)上的插入物(6);和 固定到所述插入物(6)上的應(yīng)力傳感器(2)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述插入物還包括 插入物凹腔(8)，其位于一端以用于容納所述傳感器(2);和 在與所述一端相反的另一端的錐形尖端(IO)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述插入物的一端 包括材料，所述材料具有比所述緊固件以及所述插入物的其余部分更 低的熔點(diǎn)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括緊固件(4), 所述插入物(6)焊接到所述緊固件(4)上。
10，根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述插入物(6)摩 擦焊接到所述緊固件(4)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及帶有焊接的超聲波應(yīng)力傳感器的緊固件。具體而言，提供了一種將應(yīng)力傳感器(2)安裝到緊固件(4)上的方法，包括，將傳感器(2)固定到焊接插入物(6)上，和將插入物(6)焊接到緊固件(4)上。
文檔編號(hào)G01N29/26GK101526504SQ20091011791
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月19日
發(fā)明者J·E·黑默爾曼, J·J·涅斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司