[實用新型]一種超聲波時效和振動時效協同消除應力的系統

有效

• 申請號: 202020956784.6
• 申請日: 2020-05-31
• 公開（公告）號: CN212426135U
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 孟建軍;彭偉堯
• 申請（專利權）人: 蘭州交通大學
• 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

本發明公開了一種超聲波時效和振動時效協同消除應力的系統。超聲波時效和振動時效協同消除應力的系統，包括上位機系統，運動控制單元，超聲波發生時效裝置和超高頻激振平臺。系統工作時，工件固定裝置將工件固定在超高頻激振平臺上，超聲波發生時效裝置對工件殘余應力集中的點發射超聲波，同時超高頻激振平臺產生超高頻振動，可實現超聲波時效和振動時效協同消除應力。該系統一方面利用超聲波時效和振動時效均可有效消除殘余應力的效應，另一方面利用兩者之間的協同影響作用，能顯著提高單一超聲波時效或振動時效及復合處理的消除應力效果，可適用于黑色金屬、高分子、有色金屬、復合材料等的應力消除。

技術領域

本發明屬于殘余應力消除技術領域，特指一種超聲波時效和振動時效協同消除應力的系統。

背景技術

在工件的鑄造、焊接、鍛造、機械加工、熱處理、校形等制造過程中，工件內部會產生殘余應力，會導致一些不良的影響，如降低工件的實際承載能力、變形或尺寸變化、加速應力腐蝕降低疲勞壽命等。因此，通過技術手段，消除材料的內部殘余應力具有重要的工程應用價值。

常用消除殘余應力的方法包括自然時效技術、熱時效技術、超聲波時效技術和振動時效技術等。其中，自然時效技術周期太長，占地面積大，不適應大批量生產；熱時效技術則成本高，占地面積大，輔助設備多，耗能高，易造成環境污染，且爐溫控制難度高，工件易氧化，難以清理，并易因受熱不均致裂，從而在冷卻過程中產生新的應力。然而，超聲波時效和振動時效可以對任意復雜形狀的工件進行應力消除，是兩種常見的消除殘余應力的技術。

超聲波時效技術利用大功率的超聲波沖擊工件表面，由于超聲波的高頻、高效聚焦下的能量，使金屬表層產生較大的壓塑性變形，它能同時改善影響工件質量的多個因素，如應力、缺陷、焊趾幾何形狀、表面強化等幾個方面。因此，超聲波時效技術在機械制造業和維護過程中具有廣闊的應用前景。超聲波時效技術不受工件材質、形狀、結構、鋼板厚度、重量、場地之限制，而且環保、節能、安全、無污染，施工現場使用更顯靈活方便。

振動時效技術的實質是以共振的形式給工件施加附加動應力，在交變應力作用下振動一定時間后，使殘余應力降低和均勻化。其特點是周期短、節約能源、環保、適應性強。

目前通常采用單一的超聲波時效或振動時效技術消除應力，也出現了先后采用超聲波時效或振動時效消除應力的實例，但是在實際上不如采用超聲波時效和振動時效協同消除應力的效果好。在殘余應力消除的過程中，經常會出現殘余應力消除效果不理想的情況，因此有必要對殘余應力消除方法開展進一步的研究。針對目前殘余應力消除技術在應用時智能化水平低以及時效效果不理想的不足，本發明提出一種超聲波時效和振動時效協同消除應力的系統。

發明內容

為了提高殘余應力消除技術在應用時的智能化水平和殘余應力消除的時效效果，本發明提出一種超聲波時效和振動時效協同消除應力的系統，旨在為了提高殘余應力消除技術的智能化水平和工作效率，同時降低操作人員的勞動強度。此外，本發明提出的一種超聲波時效和振動時效協同消除應力的系統尤其適用于消除工件的局部殘余應力，消除需要強化工件部位的殘余應力和大型復雜工件的殘余應力。

本發明所要解決的一個技術問題是提供一種超聲波時效和振動時效協同消除應力的系統。

為實現本發明提出一種超聲波時效和振動時效協同消除應力的系統，其特征在于:所述的系統包括上位機系統，運動控制單元，超聲波發生時效裝置和超高頻激振平臺（4）；所述的超聲波發生時效裝置包括超聲波發生裝置（1）和超聲波發射裝置（2）；所述的超高頻激振平臺（4）包括超高頻激振器，冷卻裝置和工件固定裝置（3）；所述的上位機系統與所述的運動控制單元相連接，所述的運動控制單元與所述的超聲波發生時效裝置相連接，所述的超聲波發生時效裝置位于一個三維運動平臺上，所述的超高頻激振平臺與超聲波發生時效裝置位于同一個三維運動平臺上；所述的超高頻激振平臺與工件表面相接觸，用于將超高頻振動能量注入到工件。