[實用新型]用于消除殘余應力的高頻沖擊振動系統

有效

• 申請號: 201720795219.4
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN206956107U
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 顧邦平;張明月
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及振動時效技術領域，特指一種用于消除殘余應力的高頻沖擊振動系統及方法。

技術背景

振動時效技術因為具有設備簡單、節能環保、處理時間短、效果好等特點而成為備受關注的殘余應力消除技術。目前國內外專家學者對傳統低頻振動時效技術(激振頻率小于200Hz)進行了大量的研究，取得了豐富的理論成果并積累了大量成功的應用實例，但是傳統低頻振動時效技術采用可調電機作為激振器，導致其激振頻率通常小于200Hz，表明傳統低頻振動時效技術的可選振型非常有限；同時傳統低頻振動時效技術是通過對構件進行整體激振的方式來消除殘余應力的，導致了傳統低頻振動時效技術在消除構件局部殘余應力或大型復雜構件殘余應力時效果有限。高頻振動時效技術(激振頻率大于1kHz)與傳統低頻振動時效技術本質上都是對構件進行整體激振，從而達到消除構件內部殘余應力的目的，然而由于高頻激振器的驅動能力有限，因此對構件采用整體激振的方式進行高頻振動時效處理，導致高頻振動時效技術僅適用于消除小尺寸構件的殘余應力。

針對振動時效技術存在的問題，本實用新型提出一種用于消除殘余應力的高頻沖擊振動系統及方法。所謂的用于消除殘余應力的高頻沖擊振動方法指的是采用沖擊振動式的高頻振動處理方法來消除構件的殘余應力。用于消除殘余應力的高頻沖擊振動方法采用高頻振動能量放大裝置和電磁式激振器組成高頻沖擊振動系統中的沖擊振動產生單元，能夠將高頻振動能量直接注入到材料表面的局部區域，因此本實用新型所提出的用于消除殘余應力的高頻沖擊振動方法不僅能夠消除小尺寸構件的殘余應力，也能夠消除大型復雜構件的殘余應力。

實用新型內容

針對振動時效技術存在的問題，本實用新型提出一種用于消除殘余應力的高頻沖擊振動系統及方法。所謂的用于消除殘余應力的高頻沖擊振動方法指的是采用沖擊振動式的高頻振動處理方法來消除構件的殘余應力，即將高頻振動能量直接注入到材料表面的局部區域。因此本實用新型提出的用于消除殘余應力的高頻沖擊振動系統及方法不僅能夠消除小尺寸構件的殘余應力，也能夠消除大型復雜構件的殘余應力。

用于消除殘余應力的高頻沖擊振動系統，包括上位機系統、信號發生器、功率放大器、電磁式激振器、高頻振動能量放大裝置、加速度傳感器、電荷放大器、示波器；上位機系統控制信號發生器輸出幅值和頻率均能夠獨立且連續調節的正弦激振信號；正弦激振信號經過功率放大器放大后輸入電磁式激振器，驅動電磁式激振器產生高頻振動；

高頻振動能量放大裝置固定于電磁式激振器運動部件的激振臺面上，高頻振動能量放大裝置包括上托臺，固定在激振臺面上的下底盤和連接上托臺與下底盤的連桿；連桿的截面面積小于上托臺的截面面積，同時連桿的截面面積小于下底盤的截面面積；

加速度傳感器安裝于上托臺的下表面，加速度傳感器的輸出端與電荷放大器的輸入通道連接，電荷放大器的輸出通道與示波器的輸入通道連接，示波器的輸出通道與上位機系統連接。

具體來說，由上位機系統、信號發生器、功率放大器、電磁式激振器、高頻振動能量放大裝置、加速度傳感器、電荷放大器以及示波器組成高頻沖擊振動系統，能夠將高頻振動能量直接注入到構件表面的局部區域，對構件進行局部高頻沖擊振動消除殘余應力的處理。加速度傳感器的輸出信號表征高頻振動能量放大裝置的輸出振級a，高頻振動能量放大裝置的輸出振級a即為作用在構件表面局部區域上的振級。上位機系統實時顯示高頻振動能量放大裝置的輸出振級a。在高頻沖擊振動系統的共振頻率下對構件進行激振處理時，能夠提高注入到構件表面局部區域的高頻振動能量，從而提高高頻沖擊振動消除構件殘余應力的效果。

電磁式激振器用于產生激振頻率大于1kHz的高頻振動，其最高激振頻率可以達到10kHz以上。

進一步，加速度傳感器為壓電式加速度傳感器。

本實用新型的技術構思是：由上位機系統、信號發生器、功率放大器、電磁式激振器、高頻振動能量放大裝置、加速度傳感器、電荷放大器以及示波器組成高頻沖擊振動系統；上托臺上表面與構件緊密接觸；上位機系統自動確定信號發生器輸出的高頻沖擊振動處理消除殘余應力的激振頻率f；緩慢調節功率放大器的增益旋鈕使得功率放大器輸出恒定的電流I，驅動電磁式激振器對構件進行高頻沖擊振動處理。

本實用新型的有益效果如下：

1、本實用新型采用電磁式激振器和高頻振動能量放大裝置組成高頻沖擊振動產生單元，所產生的高頻沖擊振動幅值屬于微米級別，能夠對構件進行安全的時效處理，可以保護構件不受疲勞損傷的危險。