[發明專利]一種基于超聲波振動成形金屬絲的方法

無效

• 申請號: 201410088534.4
• 申請日: 2014-03-11
• 公開（公告）號: CN103861975A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 王曉東;羅怡;楊傳龍;宋岳明
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B21F99/00
• 分類號: B21F99/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞;梅洪玉

技術領域

本發明涉及超聲波應用技術領域，特別涉及一種基于超聲波振動成形金屬絲的方法。

背景技術

超聲波是指振動頻率在16kHz以上的機械波。已有的超聲波振動時效方法是利用超聲波激振使得構成原子的晶格吸收機械能，從而減小或均化構件的殘余應力。該方法在消除船舶和飛機上的大型焊接件的殘余應力應用中應用廣泛，具有環保、節能、安全無污染、施工現場使用更顯靈活方便、處理工藝簡單、效果穩定可靠等特點。

上述方法證明超聲波振動時效技術可以減小或均化金屬構件的殘余應力，但是未有金屬絲在超聲波作用下成形的報道。

發明內容

本發明提供了一種利用超聲波振動成形金屬絲的方法。通過超聲波振動將機械能周期性地施加于金屬絲表面，使其在循環載荷的作用下發生塑性變形，而變形產生的殘余應力在超聲波作用下釋放，從而實現金屬絲的小應力成形。

本發明提供了一種基于超聲波振動成形金屬絲的方法，包括如下步驟：

一種基于超聲波振動成形金屬絲的方法，首先將金屬絲一端固定于載物臺，調節超聲設備X向運動導軌和超聲設備Z向運動導軌使金屬絲置于超聲波工具頭前端的凹槽處；該凹槽為鉤狀，用于固定金屬絲；然后施加頻率為20kHz-100kHz、振幅為2.5μm-60μm的超聲波，1-5分鐘后，金屬絲產生塑性變形，釋放金屬絲，實現金屬絲的小應力成形。

超聲波工具頭前端的凹槽高為0.2mm-0.6mm、深為0.2mm-1mm，用于金屬絲的固定，并方便于超聲波振動施加于金屬絲的施加以及實驗結束后的卸載過程。

上述的金屬絲直徑為15μm-250μm。

本發明的有益效果是：通過超聲波振動成形系統作用使金屬絲在高頻循環載荷的作用下產生塑性變形，達到成形目的。此過程成形和殘余應力釋放同時實現，因此該工藝方法成形效率高，殘余應力小。

附圖說明

圖1是金屬絲超聲波成形示意圖。

圖2是超聲波工具頭放大圖。

圖中：1超聲設備X向運動導軌；2超聲設備Z向運動導軌；

3超聲設備夾持架；4超聲電源；5超聲設備；6超聲波工具頭；7載物臺；

8金屬絲。

具體實施方式

下面結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施案例。

實施例1

以直徑為30μm的金屬絲成形為例，針對此金屬絲，超聲波工具頭切出的凹槽高為0.4mm，深為0.6mm，具體說明成形步驟和過程。

第一步：固定金屬絲：將一端固定了金屬絲8的載物臺7固定位置。

第二步：超聲設備的預處理：啟動超聲電源4，超聲設備5運行，其被超聲設備夾持架3固定，超聲波頻率為60kHz，功率為100W，振幅為16μm。1分鐘后，超聲波工具頭6前端輸出穩定的循環超聲振動載荷，關閉超聲電源4。

第三步：通過調節超聲設備X向運動導軌1，超聲設備Z向運動導軌2，使金屬絲8置于超聲波工具頭6凹槽處，此時穩定輸出循環載荷的超聲波工具頭6與金屬絲8上應力點接觸，啟動超聲電源4，工作1分鐘后，金屬絲8末端位置變化。

第四步：選取金屬絲8上其它應力點重復上述操作，直到金屬絲8末端停留在指定固定位置處，分離金屬絲8與超聲波工具頭6。

第五步：關閉超聲電源4，將金屬絲8末端固定，實現金屬絲的小應力成形。實施例2

以直徑為150μm的金屬絲成形為例，工具頭切出的凹槽高為0.6mm，深為1mm，具體說明成形步驟和過程。

第一步：固定金屬絲：將一端固定了金屬絲8的載物臺7固定位置。

第二步：超聲設備的預處理：啟動超聲電源4，超聲設備5運行，其被超聲設備夾持架3固定，超聲波頻率為20kHz，功率為100W，振幅為20μm。1分鐘后，超聲波工具頭6前端輸出穩定的循環超聲振動載荷，關閉超聲電源4。

第三步：通過調節超聲設備X向運動導軌1，超聲設備Z向運動導軌2，使金屬絲8置于超聲波工具頭凹槽處，此時穩定輸出循環載荷的超聲波工具頭6與金屬絲8上應力點接觸，啟動超聲電源4，工作2分鐘后，觀察金屬絲8變化并記錄末端位置。

第四步：選取金屬絲8上其它應力點重復上述操作，直到金屬絲8末端停留在指定固定位置處，分離金屬絲8與超聲波工具頭6。

第五步：關閉超聲電源4，將金屬絲8末端固定，完成金屬絲的小應力成形。