[發明專利]一種用于消除結構件殘余應力的裝置及方法

在審

• 申請號: 201710896308.2
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107739813A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 梁石;吳杰;肖菊;陳路;周曉冬
• 申請（專利權）人: 上海無線電設備研究所
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙)31249
• 代理人: 朱成之,周乃鑫

技術領域

本發明涉及航天航空零件機械加工技術領域，特別涉及一種用于消除結構件殘余應力的裝置及方法。

背景技術

金屬結構件在進行機械加工過程中產生的殘余應力會是工件產生應力變形和失效，尺寸精度達不到保證。其產生的原因主要是冷態塑性變形、熱態塑性變形、金相組織變化等。目前一般采用熱時效的方法，把零件放進熱時效爐中加熱到塑性狀態的溫度范圍，在此溫度下保溫一定的時間，使應力消除，再緩慢冷卻，是一種相對成熟的殘余應力去除方法。但是一般熱時效的消應力效果為40-80％，在局部熱時效實施比較困難，耗能大，污染重的缺點。特別是對于航空航天預研型號中少量以及單件零件的加工中,使用成本較高。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于消除結構件殘余應力的裝置及方法，其是利用振動時效消除應力，通過機械組裝形成了一整套消除應力設備，使被處理的加工結構件產生共振，并通過這種共振方式將一定的振動能量傳遞到加工結構件的所有部位，使加工結構件內部發生微觀的塑性變形，從而可以使加工結構件在短時間內達到消除應力的作用。

為達到上述目的，本發明提供了一種用于消除結構件殘余應力的裝置，其包含：

作為振動源的激振器，其設置在工裝板上；

振動時產生的內部變形會消除內部應力的加工結構件，其設置在所述工裝板上；當所述激振器振動時，所述加工結構件與所述激振器共振；

支撐所述工裝板的基板，其與所述工裝板連接。

優選地，所述激振器設置在所述工裝板的中心位置，所述激振器通過螺釘固定在工裝板上。

優選地，所述工裝板設置有兩個加工結構件，所述激振器設置在兩個加工結構件之間。

優選地，所述加工結構件通過工裝壓板固定在所述工裝板上，或者所述加工結構件通過螺釘固定在所述工裝板上。

優選地，所述基板位于所述工裝板的下方；所述基板為平整的地面，或者，所述基板是一種當激振器振動時不移動的金屬板結構。

優選地，所述工裝板通過支撐螺釘與所述基板連接，所述支撐螺釘的外側同軸安裝有彈簧；基板設置有與支撐螺釘匹配的若干個螺釘孔，工裝板設置有與支撐螺釘匹配的若干個孔眼；所述支撐螺釘一端與基板的螺釘孔匹配連接，其另一端與工裝板的孔眼連接。

本發明還提供了一種采用用于消除結構件殘余應力的裝置的消除結構件殘余應力方法，該方法為

a、根據加工結構件的形狀來設計其安裝的方式；

b、預分析：根據加工結構件的形狀或結構特征，分析可能出現的振形，選擇所述加工結構件的支撐方式和激振器的裝夾方式；

c、試振過程：其包含：

初步測試加工固定件的固有頻率；

驗證步驟b的分析是否正確，若加工結構件試振時發生的振型與其所需要的振型不一致時，則對所述激振器進行調整；

d、確定所述激振器的參數，開始振動處理。

優選地，所述加工結構件為支架，或框架，或內部的骨架，或支撐定位架；所述加工結構件的結構特征包含直線度、圓柱度、平面度、同軸度和對稱度。

優選地，所述激振器的參數包含裝夾位置、激振器頻率和激振力。

優選地，該方法的步驟為：

S1：制作基板，在所述基板上設置螺釘孔，并選擇所述螺釘孔的數量；

S2：螺釘孔處同軸安裝支撐螺釘和彈簧；

S3：制作工裝板，將工裝板連接在支撐螺釘上方，通過所述支撐螺釘及彈簧進行支撐；

S4：對加工結構件及激振器進行裝夾；

S5：設定激振器的振動時間；

S6：開始激振器的試振過程，調整其振動參數；

S7：開始振動處理。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

(1)本發明所處理的結構件的殘余應力可以被消除最高可達80％左右，提高結構件使用強度和疲勞壽命，降低應力腐蝕，提高結構件抗變形的能力，穩定構件的精度，機械性能顯著提高。

(2)本發明可避免經熱時效后材料的屈服強度與抗拉強度均下降，而振動時效后材料的屈服強度和抗拉強度基本上不改變或有升高。

(3)本發明的適用性較強，由于設備簡單易于搬動，因此可以在任何場地上進行處理，它不受構件大小和材料的限制。

(4)節省成本，本發明只需30分鐘即可進行下道工序，而熱時效至少需一至二天以上，且需大量的煤油、電等能源，相對于熱時效來說，可節省能源90％以上，可節省費用90％以上。

附圖說明

圖1本發明的待加工結構件的示意圖；