[发明专利]一种基于多角度角焊缝的应力测试系统

说明书

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。本发明具有对多角度焊缝残余应力的检测效率高的特点。

技术领域

本发明属于应力测试系统技术领域，具体涉及一种基于多角度角焊缝的应力测试系统。

背景技术

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。

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。

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。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明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。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

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；

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。

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。