專利名稱：一種聲發(fā)射傳感球壓壓頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測試材料力學(xué)性能的壓頭裝置，特別是關(guān)于一種利用聲發(fā)射原理與球壓法相結(jié)合的內(nèi)嵌聲發(fā)射探頭的聲發(fā)射傳感球壓壓頭。
背景技術(shù)：
玻璃等脆性材料在國民經(jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)中有著大量的應(yīng)用，在人們生產(chǎn)和生活方面也有著不可替代的作用。針對這些材料的性能檢測直接影響到它們的使用安全性及可靠性，對社會和人民群眾的人身安全有重大意義。然而，此類材料傳統(tǒng)的質(zhì)量檢測普遍屬于破壞性實驗，檢測后的樣品由于遭到破壞而不能繼續(xù)使用，因此代價較高；而且傳統(tǒng)的測試方法需采用標(biāo)準(zhǔn)試樣，準(zhǔn)備過程復(fù)雜，無法在線檢測。針對材料質(zhì)量檢測存在的以上問題，本申請人曾提出了新的方法來對材料進行無損在線檢測，即球壓接觸法無損檢測材料的局部強度等力學(xué)性能。
球壓接觸方法的原理是利用壓球7頂壓脆性材料8表面(如圖1所示)，當(dāng)接觸應(yīng)力達到一個與材料和壓球有關(guān)的臨界載荷時，在材料表面會產(chǎn)生一個肉眼難以觀測到的環(huán)形微裂紋即赫茲環(huán)形裂紋，并發(fā)出人耳不能感知的輕微爆裂聲。為了確定對應(yīng)環(huán)形裂紋起始時的臨界載荷，申請人采用聲發(fā)射方法記錄這一臨界載荷，從而為分析材料的局部強度和材料其它性能提供了重要的參數(shù)，這對于采用球壓法測試材料性能來說是至關(guān)重要的?，F(xiàn)有技術(shù)中，捕捉聲信號的方法是將聲發(fā)射儀的傳感器放置在待測樣品表面，當(dāng)微裂紋發(fā)生，有聲發(fā)射信號出現(xiàn)時，置于樣品表面的傳感器會捕捉這一信號，并將其放大處理后顯示在聲發(fā)射儀上或與聲發(fā)射儀連接的電腦屏幕上或通過蜂鳴器報警，此時便可以手動或自動停止加載，對應(yīng)的載荷即為臨界載荷(如圖2所示)，將臨界載荷帶入相應(yīng)的計算公式后，便可以求出材料的局部強度。
上述無損檢測材料的方法是目前較為先進的檢測方法，但是目前使用的檢測設(shè)備存在以下問題1、實際檢測過程中，經(jīng)常會碰到一些待測物品(如服役狀態(tài)下的窗玻璃和玻璃幕墻、圓形或其它非平板狀的脆性物體等)，由于沒有水平面或沒有足夠的水平面放置聲發(fā)射儀的傳感器，因此無法實現(xiàn)上述的檢測方法。2、許多樣品的尺寸很小(如標(biāo)準(zhǔn)陶瓷樣品)，由于不能在其表面放置聲發(fā)射儀的傳感器，因此也無法實現(xiàn)上述檢測方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種利用聲發(fā)射原理與球壓法相結(jié)合的，可以方便地實現(xiàn)對各種實物物體或尺寸較小的標(biāo)準(zhǔn)樣品進行檢測的聲發(fā)射傳感球壓壓頭。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案一種聲發(fā)射傳感球壓壓頭，它包括一球壓壓頭和一聲發(fā)射接收儀，所述聲發(fā)射接收儀分為一聲發(fā)射接收儀表和一通過導(dǎo)線連接的聲發(fā)射傳感器；其特征在于它還包括一聯(lián)結(jié)塊、一護套和一端蓋，所述聯(lián)結(jié)塊的頂部一體設(shè)置一用于與施壓裝置連接的圓柱，所述聯(lián)結(jié)塊底部設(shè)置所述球壓壓頭，所述聲發(fā)射傳感器緊貼所述聯(lián)結(jié)塊設(shè)置在所述護套內(nèi)，所述端蓋蓋設(shè)在所述護套的開口端，通過螺釘將所述端蓋、護套和聯(lián)結(jié)塊連接成一體。
所述聯(lián)結(jié)塊底部的球壓壓頭包括與所述聯(lián)結(jié)塊一體的螺桿，所述螺桿的頭部具有一凹孔，將一壓球放置在所述凹孔上，將一可以露出所述壓球頭部的螺套罩在所述壓球的外面，并將所述螺套擰緊在所述螺桿上。
所述壓球為不同直徑的一組，套設(shè)在所述壓球外面的所述螺套為與所述壓球數(shù)量相同的一組，每個所述螺套與所述螺桿連接處的螺紋相同，露出所述壓球的出口直徑與相應(yīng)的所述壓球直徑對應(yīng)。
所述壓球采用3～10mm的陶瓷軸承球或碳化鎢球。
所述聲發(fā)射傳感器，與所述聯(lián)結(jié)塊接觸的一端涂設(shè)有油脂，與所述端蓋接觸的一端設(shè)置有彈性墊。
所述聯(lián)結(jié)塊的一端設(shè)置有一組螺孔，所述護套和端蓋上與所述螺孔對應(yīng)分別設(shè)置有一組通孔，所述螺釘穿過所述護套和端蓋上的所述通孔連接在所述聯(lián)結(jié)塊的螺孔中。
所述端蓋上的通孔為臺階孔，所述螺釘穿過所述端蓋臥在所述臺階孔內(nèi)。
本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本實用新型將球壓壓頭設(shè)置在一可以與施壓裝置連接在一起的聯(lián)結(jié)塊上，并將聲發(fā)射傳感器設(shè)置在一緊貼聯(lián)結(jié)塊并固定在聯(lián)結(jié)塊上的護套內(nèi)，因此在使用時，只要將聯(lián)結(jié)塊上的圓柱安裝在施壓裝置的卡頭上，便可以平穩(wěn)直線運動，并在壓力達到臨界載荷發(fā)生環(huán)形微裂紋時，聲發(fā)射傳感器立即捕捉并傳輸聲信號，停止加載并記錄臨界載荷。2、本實用新型由于在聲發(fā)射傳感器與聯(lián)結(jié)塊連接的一端設(shè)置油脂，因此可以較好地避免接觸表面的粗糙造成的信號衰減；同時由于在聲發(fā)射傳感器與端蓋連接的一端設(shè)置彈性墊，因此保證端蓋可以將聲發(fā)射傳感器緊緊壓實在聯(lián)結(jié)塊上，進一步加強傳感器的接收效果。3、本實用新型由于設(shè)置了多個螺套和不同直徑的多個壓球，因此可以根據(jù)壓球直徑的要求更換不同的螺套，并將螺套固定在同一根螺桿上，操作非常簡捷方便。4、本實用新型端蓋的臺階孔設(shè)計可以使螺釘臥入凹孔中，不但外形美觀，而且不易發(fā)生螺釘松動。本實用新型可以與各種施壓設(shè)備結(jié)合，簡單方便地實現(xiàn)對脆性材料的在線性能無損檢測，特別是對尺寸較小的樣品和不能放置在實驗機上測試的實物，可以得到現(xiàn)有技術(shù)難以實現(xiàn)的測試結(jié)果。本實用新型可以廣泛應(yīng)用于玻璃、陶瓷，混凝土等材料領(lǐng)域的質(zhì)量檢測中。


圖1是球壓接觸法示意圖圖2是聲發(fā)射法確定臨界載荷示意圖圖3是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖4是圖3A-A方向剖視圖具體實施方式
如圖3、圖4所示，本實用新型包括一聲發(fā)射接收儀，其由聲發(fā)射接收儀表和通過導(dǎo)線11連接儀表的聲發(fā)射傳感器1組成，聲發(fā)射接收儀為市售產(chǎn)品。本實用新型還包括一球壓壓頭2，一聯(lián)結(jié)塊3，一護套4和一端蓋5。球壓壓頭2設(shè)置在聯(lián)結(jié)塊3的底部，聯(lián)結(jié)塊3的頂部一體設(shè)置一圓柱31，用以連接施壓設(shè)備，聯(lián)結(jié)塊3的一端端部設(shè)置一組四個螺孔32。護套4上與螺孔32對應(yīng)設(shè)置四個通孔41，將聲發(fā)射傳感器1設(shè)置在護套4內(nèi)，且在護套4上設(shè)置一穿設(shè)導(dǎo)線11的豁口42。端蓋5上與通孔41對應(yīng)設(shè)置四個通孔51，將四個螺釘52穿過端蓋5和護套4上的通孔51、41后，擰緊在聯(lián)結(jié)塊3的螺孔32中，將聯(lián)結(jié)塊3、護套4和端蓋連接成一體。
上述實施例中，球壓壓頭2包括與聯(lián)結(jié)塊連成一體的一螺桿21，在螺桿21的頭部具有一凹孔22，將一壓球23放置在凹孔22，將一可以露出壓球21頭部的螺套24罩在壓球23的外面，并將螺套24擰緊在螺桿21上。球壓壓頭2的螺桿21和聯(lián)結(jié)塊3頂部的圓柱可以與聯(lián)結(jié)塊3一體加工成型，也可以是單獨加工后與聯(lián)結(jié)塊3焊接成一體的，但是一體加工成型的結(jié)構(gòu)具有較好的對中性。另外上述螺桿21上的螺套24可以是一組多個，壓球23也可以是不同直徑的多個，每個螺套24與螺桿21的連接尺寸相同，但是直徑可以相對應(yīng)不同直徑的壓球23有所變化，且露出壓球23的出口直徑也不同，這樣可以滿足不同的材料使用不同的壓球23的需要。壓球23可以采用3～10mm的陶瓷軸承球，也可以采用3～10mm的碳化鎢球。
上述實施例中，為了使聲發(fā)射傳感器1傳感效果更好，在聲發(fā)射傳感器1與聯(lián)結(jié)塊3接觸的一端可以涂設(shè)凡士林等油脂，使聲發(fā)射傳感器1與聯(lián)結(jié)塊3接觸的更好。在聲發(fā)射傳感器1與端蓋5接觸的一端可以設(shè)置海綿或橡膠等彈性墊6，以保證聲發(fā)射傳感器1在護套4內(nèi)與聯(lián)結(jié)塊3更緊密接觸，進而更及時準(zhǔn)確地捕捉環(huán)形裂紋起始時發(fā)出的聲信號。
上述實施例中，端蓋5上的通孔51可以是臺階孔，這樣螺釘52穿過端蓋5時，可以臥在臺階孔的凹處，使本實用新型外形更平整美觀。
本實用新型使用時，首先對所測材料或構(gòu)件的局部進行打磨和拋光，并將本實用新型聯(lián)結(jié)塊3上的圓柱31安裝在材料試驗機的施壓裝置的卡頭上，或通過其它鎖固裝置將圓柱31固定在施壓裝置上。然后打開聲發(fā)射接收儀表的開關(guān)，施壓裝置加載直至聽到聲發(fā)射接受儀表發(fā)出的蜂鳴聲，此時說明材料內(nèi)部已經(jīng)產(chǎn)生微裂紋，停止加載并記錄此時的臨界載荷，將此載荷代入局部強度的計算公式，即可求出樣品的局部強度。需要時還可以對材料測十個點的性能，然后計算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差等。
權(quán)利要求1.一種聲發(fā)射傳感球壓壓頭，它包括一球壓壓頭和一聲發(fā)射接收儀，所述聲發(fā)射接收儀分為一聲發(fā)射接收儀表和一通過導(dǎo)線連接的聲發(fā)射傳感器；其特征在于它還包括一聯(lián)結(jié)塊、一護套和一端蓋，所述聯(lián)結(jié)塊的頂部一體設(shè)置一用于與施壓裝置連接的圓柱，所述聯(lián)結(jié)塊底部設(shè)置所述球壓壓頭，所述聲發(fā)射傳感器緊貼所述聯(lián)結(jié)塊設(shè)置在所述護套內(nèi)，所述端蓋蓋設(shè)在所述護套的開口端，通過螺釘將所述端蓋、護套和聯(lián)結(jié)塊連接成一體。
2.如權(quán)利要求1所述的一種聲發(fā)射傳感球壓壓頭，其特征在于所述聯(lián)結(jié)塊底部的球壓壓頭包括與所述聯(lián)結(jié)塊一體的螺桿，所述螺桿的頭部具有一凹孔，將一壓球放置在所述凹孔上，將一可以露出所述壓球頭部的螺套罩在所述壓球的外面，并將所述螺套擰緊在所述螺桿上。
3.如權(quán)利要求2所述的一種聲發(fā)射傳感球壓壓頭，其特征在于所述壓球為不同直徑的一組，套設(shè)在所述壓球外面的所述螺套為與所述壓球數(shù)量相同的一組，每個所述螺套與所述螺桿連接處的螺紋相同，露出所述壓球的出口直徑與相應(yīng)的所述壓球直徑對應(yīng)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的一種聲發(fā)射傳感球壓壓頭，其特征在于所述壓球采用3～10mm的陶瓷軸承球。
5.如權(quán)利要求2或3所述的一種聲發(fā)射傳感球壓壓頭，其特征在于所述壓球采用3～10mm的碳化鎢球。
6.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種聲發(fā)射傳感球壓壓頭，其特征在于所述聲發(fā)射傳感器，與所述聯(lián)結(jié)塊接觸的一端涂設(shè)有油脂，與所述端蓋接觸的一端設(shè)置有彈性墊。
7.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種聲發(fā)射傳感球壓壓頭，其特征在于所述聯(lián)結(jié)塊的一端設(shè)置有一組螺孔，所述護套和端蓋上與所述螺孔對應(yīng)分別設(shè)置有一組通孔，所述螺釘穿過所述護套和端蓋上的所述通孔連接在所述聯(lián)結(jié)塊的螺孔中。
8.如權(quán)利要求6所述的一種聲發(fā)射傳感球壓壓頭，其特征在于所述聯(lián)結(jié)塊的一端設(shè)置有一組螺孔，所述護套和端蓋上與所述螺孔對應(yīng)分別設(shè)置有一組通孔，所述螺釘穿過所述護套和端蓋上的所述通孔連接在所述聯(lián)結(jié)塊的螺孔中。
9.如權(quán)利要求7所述的一種聲發(fā)射傳感球壓壓頭，其特征在于所述端蓋上的通孔為臺階孔，所述螺釘穿過所述端蓋臥在所述臺階孔內(nèi)。
10.如權(quán)利要求8所述的一種聲發(fā)射傳感球壓壓頭，其特征在于所述端蓋上的通孔為臺階孔，所述螺釘穿過所述端蓋臥在所述臺階孔內(nèi)。
專利摘要本實用新型涉及一種聲發(fā)射傳感球壓壓頭，它包括一球壓壓頭和一聲發(fā)射接收儀，所述聲發(fā)射接收儀分為一聲發(fā)射接收儀表和一通過導(dǎo)線連接的聲發(fā)射傳感器；其特征在于它還包括一聯(lián)結(jié)塊、一護套和一端蓋，所述聯(lián)結(jié)塊的頂部一體設(shè)置一用于與施壓裝置連接的圓柱，所述聯(lián)結(jié)塊底部設(shè)置所述球壓壓頭，所述聲發(fā)射傳感器緊貼所述聯(lián)結(jié)塊設(shè)置在所述護套內(nèi)，所述端蓋蓋設(shè)在所述護套的開口端，通過螺釘將所述端蓋、護套和聯(lián)結(jié)塊連接成一體。本實用新型可以與各種施壓設(shè)備結(jié)合，實現(xiàn)對脆性材料的在線性能無損檢測，特別是對尺寸較小的標(biāo)準(zhǔn)樣品和不能放置在實驗機上測試的實物，可以得到非常準(zhǔn)確的測試結(jié)果。本實用新型可以廣泛應(yīng)用于玻璃、陶瓷，混凝土等材料領(lǐng)域的質(zhì)量檢測中。
文檔編號G01N3/02GK2786612SQ20052000908
公開日2006年6月7日 申請日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者包亦望, 韓燕飛, 楊建軍, 邱巖 申請人:中國建筑材料科學(xué)研究院