一种高温智能紧固件传感器制备工装及其使用方法与流程

1.本技术属于航空发动机连接件领域，特别涉及一种高温智能紧固件传感器制备工装及其使用方法。


背景技术：

2.智能螺栓作为覆盖整个螺栓生命周期、可以原位在线检测螺栓预紧力的终端产品，于2008年前后，逐步被欧美工业界的高端产品使用商所采纳，主要应用于航空、航天等工业产品中。国外如airbus、space-x、ruag、boeing、rolls-royce、nasa、欧空局、西门子等公司大量采用智能螺栓优化产品设计。目前国外有很多单位进行了压电薄膜材料的研究，但对于将压电薄膜材料镀制在螺栓上的研究较少，其主要通过真空离子镀方式在螺栓上制备永久型压电薄膜传感器，然后利用传感器的逆压电效应在螺栓内产生超声波信号，通过标定不同载荷、温度与超声波在螺栓内飞行时间差关系，来实现螺栓内载荷的测量，是螺栓载荷的直接、原位测量方法。
3.采用真空离子镀方式制备压电层时会覆盖被制备螺栓的整个端面，为实现满足使用要求的涂层结构，常用的方法是在制备金属层时进行绝缘环的粘贴或者在制备完传感器金属层后采用激光刻蚀的方式切割出绝缘环。采用粘贴绝缘环的方式费时费力，并且人工贴环无法保证绝缘环的圆度和贴环中心位置始终处于制备端面的正中心。采用激光刻蚀结缘环的方式需要单独购买一台激光刻蚀设备，增加了生产成本，并且在刻蚀过程中需要对不同制备工艺的镀层调整参数，增加了智能紧固件的生产时间。因此，为了提高高温智能紧固件传感器的制备效率、节约生产成本以及保证制备传感器外观的一致性，需要设计一种用于高温智能紧固件传感器制备过程的工装。
4.因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供了一种高温智能紧固件传感器制备工装及其使用方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。
6.本技术的技术方案是：
7.本技术的第一个方面提供了一种高温智能紧固件传感器制备工装，包括：
8.下工装，呈筒形，所述下工装的第一端具有第一开口，第二端设置有第一安装板，所述第一安装板中心开设有第二开口，所述下工装的外侧壁上设置有外螺纹；
9.上工装，呈筒形，所述上工装的第一端设置有第二安装板，所述第二安装板中心开设有第三开口，所述上工装的第二端具有第四开口，所述上工装的内侧壁上设置有内螺纹。
10.在本技术的至少一个实施例中，所述下工装的外侧壁上开设有限位凹槽，所述上工装的第二端设置有用于与所述限位凹槽配合的限位凸台。
11.在本技术的至少一个实施例中，所述限位凹槽沿所述下工装的外侧壁开设一周。
12.在本技术的至少一个实施例中，所述下工装的第一端沿周向设置有切角，所述上
工装的第一端设置有用于与所述切角配合的切角凸台。
13.本技术的第一个方面提供了一种高温智能紧固件传感器制备工装的使用方法，基于如上所述的高温智能紧固件传感器制备工装，包括：
14.在制备压电层时，将螺栓从下工装的第一端装入，螺栓的螺杆由第二开口穿出，螺栓头容纳在下工装中，将螺栓的螺栓头端面对准靶材，由下工装的第一开口处进行压电层制备；
15.在制备金属层时，将上工装的第二端从下工装的第一端装入，上工装与下工装通过螺纹配合，使上工装与螺栓头端面贴合，将螺栓的螺栓头端面对准靶材，由上工装的第三开口处进行金属层制备。
16.在本技术的至少一个实施例中，采用真空离子镀的方式进行压电层制备。
17.在本技术的至少一个实施例中，采用真空离子镀的方式进行金属层制备。
18.发明至少存在以下有益技术效果：
19.本技术的高温智能紧固件传感器制备工装，通过上下两个工装的组合能够满足高温智能紧固件传感器的制备需求；可以保证制备端面与靶材保持平行，使镀层材料能均匀制备在螺栓端面上；可以保证传感器外观的一致性，同时避免螺栓侧面被制备上镀层；能够提高效率、节约生产成本。
附图说明
20.图1是本技术一个实施方式的高温智能紧固件传感器制备工装的下工装示意图；
21.图2是本技术一个实施方式的高温智能紧固件传感器制备工装的上工装示意图；
22.图3是本技术一个实施方式的高温智能紧固件传感器制备工装装配示意图。
23.其中：
24.1-上工装；2-下工装；3-螺栓。
具体实施方式
25.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本技术的实施例进行详细说明。
26.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
27.下面结合附图1至图3对本技术做进一步详细说明。
28.本技术的第一个方面提供了一种高温智能紧固件传感器制备工装，该工装包括：
下工装2以及上工装1。
29.具体的，如图1所示，下工装2呈筒形，下工装2的第一端具有第一开口，第二端设置有第一安装板，第一安装板中心开设有第二开口，下工装2的外侧壁上设置有外螺纹，下工装2的内部形成容纳空间；如图2所示，上工装1呈筒形，上工装1的第一端设置有第二安装板，第二安装板中心开设有第三开口，上工装1的第二端具有第四开口，上工装1的内侧壁上设置有内螺纹，上工装1的内侧壁上的内螺纹用于与下工装2的外侧壁上的外螺纹配合连接。
30.本技术的高温智能紧固件传感器制备工装，在装配时，上工装1的第二端可以由下工装2的第一端进行安装，两者通过螺纹配合连接。
31.在本技术的优选实施方式中，下工装2的外侧壁上开设有限位凹槽，上工装1的第二端设置有用于与限位凹槽配合的限位凸台。在上工装1与下工装2装配时，该限位凸台能够与限位凹槽相互配合实现上工装1与下工装2的限位装配。可以理解的是，本实施例中，限位凹槽沿下工装2的外侧壁开设一周。
32.在本技术的优选实施方式中，下工装2的第一端沿周向设置有切角，上工装1的第一端设置有用于与切角配合的切角凸台。
33.基于上述的高温智能紧固件传感器制备工装，本技术的第二个方面提供了一种高温智能紧固件传感器制备工装的使用方法，该方法包括：
34.在制备压电层时，将螺栓3从下工装2的第一端装入，螺栓3的螺杆由第二开口穿出，螺栓头容纳在下工装2中，将螺栓3的螺栓头端面对准靶材，由下工装2的第一开口处进行压电层制备；
35.在制备金属层时，将上工装1的第二端从下工装2的第一端装入，上工装1与下工装2通过螺纹配合，使上工装1与螺栓头端面贴合，将螺栓3的螺栓头端面对准靶材，由上工装1的第三开口处进行金属层制备。
36.在本技术的优选实施方式中，均采用真空离子镀的方式进行压电层以及金属层制备。
37.本技术的高温智能紧固件传感器制备工装的使用方法，永久型高温传感器主要由压电层和金属层组成，采用真空离子镀的方式进行制备。在制备压电层时，将螺栓3沿圆形的第一开口放入下工装2中进行定位，使压电层制备过程中需制备传感器的端面始终对准靶材；在制备金属层时，将上工装1沿螺纹旋入下工装2，使上工装1与螺栓3需制备传感器的端面贴合，制备过程中只在上工装1第三开口处形成金属层，保证了高温智能螺栓传感器外观的一致性和美观性。
38.本技术的高温智能紧固件传感器制备工装及其使用方法，与粘贴绝缘环的方法相比，本发明设计的工装可以保证绝缘环的圆度和绝缘环的中心位置始终处于制备端面的正中心，保证了高温智能螺栓传感器外观的一致性；与激光刻蚀绝缘环的方法相比，本发明设计的工装采购成本远远低于激光刻蚀机的采购成本，并且不需要额外增加绝缘环的刻蚀工序，减少了生产时间，节约了生产成本；与粘贴绝缘环和激光刻蚀绝缘环的两种方法相比，采用本发明设计的工装可以对螺栓除制备端面的其他端面进行遮蔽，避免费制备区域制备上镀层。
39.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何
熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种高温智能紧固件传感器制备工装，其特征在于，包括：下工装(2)，呈筒形，所述下工装(2)的第一端具有第一开口，第二端设置有第一安装板，所述第一安装板中心开设有第二开口，所述下工装(2)的外侧壁上设置有外螺纹；上工装(1)，呈筒形，所述上工装(1)的第一端设置有第二安装板，所述第二安装板中心开设有第三开口，所述上工装(1)的第二端具有第四开口，所述上工装(1)的内侧壁上设置有内螺纹。2.根据权利要求1所述的高温智能紧固件传感器制备工装，其特征在于，所述下工装(2)的外侧壁上开设有限位凹槽，所述上工装(1)的第二端设置有用于与所述限位凹槽配合的限位凸台。3.根据权利要求2所述的高温智能紧固件传感器制备工装，其特征在于，所述限位凹槽沿所述下工装(2)的外侧壁开设一周。4.根据权利要求1所述的高温智能紧固件传感器制备工装，其特征在于，所述下工装(2)的第一端沿周向设置有切角，所述上工装(1)的第一端设置有用于与所述切角配合的切角凸台。5.一种高温智能紧固件传感器制备工装的使用方法，基于权利要求1至4任意一项所述的高温智能紧固件传感器制备工装，其特征在于，包括：在制备压电层时，将螺栓(3)从下工装(2)的第一端装入，螺栓(3)的螺杆由第二开口穿出，螺栓头容纳在下工装(2)中，将螺栓(3)的螺栓头端面对准靶材，由下工装(2)的第一开口处进行压电层制备；在制备金属层时，将上工装(1)的第二端从下工装(2)的第一端装入，上工装(1)与下工装(2)通过螺纹配合，使上工装(1)与螺栓头端面贴合，将螺栓(3)的螺栓头端面对准靶材，由上工装(1)的第三开口处进行金属层制备。6.根据权利要求5所述的高温智能紧固件传感器制备工装的使用方法，其特征在于，采用真空离子镀的方式进行压电层制备。7.根据权利要求6所述的高温智能紧固件传感器制备工装的使用方法，其特征在于，采用真空离子镀的方式进行金属层制备。

技术总结
本申请属于航空发动机连接件领域，特别涉及一种高温智能紧固件传感器制备工装及其使用方法。工装包括：下工装，呈筒形，下工装的第一端具有第一开口，第二端设置有第一安装板，第一安装板中心开设有第二开口，下工装的外侧壁上设置有外螺纹；上工装，呈筒形，上工装的第一端设置有第二安装板，第二安装板中心开设有第三开口，上工装的第二端具有第四开口，上工装的内侧壁上设置有内螺纹。本申请通过上下两个工装的组合能够满足高温智能紧固件传感器的制备需求；可以保证制备端面与靶材保持平行，使镀层材料能均匀制备在螺栓端面上；可以保证传感器外观的一致性，同时避免螺栓侧面被制备上镀层；能够提高效率、节约生产成本。节约生产成本。节约生产成本。


技术研发人员：乔廷强 韩晓娇 金圣展 关健 郭德亮 朱明昊 赵洪丰 夏斌宏 李亚楠 陈世军 王洪伟
受保护的技术使用者：中国航发沈阳发动机研究所
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/10/8