[发明专利]利用波形特性协助残留应力消除的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种残留应力的消除方法，特别是涉及一种利用波形特性协助残留应力消除的方法。

背景技术

目前市面上消除工件残留应力的方法很多，大概可分成热处理与机械处理两种。

利用加热消除残留应力的方法称为应力消除退火(Stress-Relief Annealing)。主要是以适当的温度(再结晶温度)均匀地加热该工件，然后持温一段时间，使该工件在高温时产生再结晶，晶粒重新成长，释放残存于材料内部的应力。然而，此方法必须精确控制加热温度、持温时间及冷却速率，才能完全释放残留应力，及避免工件收缩不均，反使残留应力增加的情形，热处理不但设备较为昂贵、程序及控制条件相当繁杂、处理时间较为冗长，且上述设备会受场地与工件的大小而有所限制。

利用机械方式消除残留应力的方法能够以锤击(Peening)为代表，主要是对焊件的焊道进行锤击，使焊道表面产生压缩的塑性应变，并产生压缩应力，消除残留在焊道上的拉伸应力。然而，此方法的实作经验多于科学的数据，有控制不易、精确度无法掌控的缺点。

另有一种以振动消除工件残留应力的方法，虽然能够使工件在发生振动时，达到消除残留应力的目的，然而，由于振动频率与该工件的共振频率息息相关。在振动时部分的能量会消耗于工件的跳动，而另外一部分的能量则用于工件的波动，而波动越大驱动差排(dislocation)移动的效果也越大，对应力的消除也最有贡献，而在共振点上，工件产生最大的跳动，因此用于波动的能量则相当有限，也直接影响了消除残留应力的效果，所以，在无法确实知道适当的振动情形下，根本无法提升应力消除的效果，对于振动频率的设定，也会因为工件的不同，无法获得一个客观的标准。

以中国台湾专利第314489号“以振动消除残留应力的方法”的发明申请案为例，其应力消除效果最好的时机是依附在主振动波且产生最大振幅的高频波产生时，然而，由于前述主动振动波属于一种低频波，振动源一般来自于机械波如偏心凸轮式的振动器，频率在60Hz以内，而电磁波的频率约在300Hz以上，因此，前述专利案只适用于机械波，而不适用于电磁波，因而在使用的上方便性与实用性上仍然有能够提升的空间。

由此可见，上述现有的残留应力消除的方法在方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般方法又没有适切的方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的利用波形特性协助残留应力消除的方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的残留应力消除的方法存在的缺陷，而提供一种新的利用波形特性协助残留应力消除的方法，所要解决的技术问题是使其能够以谐振波中的波形特性，判断出消除残留应力的最佳的振动频率，从而能够忽略不同振动源的波形变化，而适用于机械波与电磁波，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种利用波形特性协助残留应力消除的方法，是以一个系统做为工具，该系统包含用于传递振波的一个振动器、用于量测振幅与频率的一个感测单元，及用于显示振幅与频率的一个显示器，该方法包含下列步骤，步骤1：该振动器传递振波至一个工件。步骤2：通过该感测单元量测来自于该工件的一个谐振波，并显示该谐振波的振幅与频率于该显示器上。步骤3：调整该振动器的振动频率，至该显示器显示出谐振波中的高频波产生最大振幅。步骤4：使该振动器以该步骤3的振动频率1.5Hz的容许范围，对该工件施以连续的谐振波。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳地，前述的利用波形特性协助残留应力消除的方法，其中所述的谐振波来自于机械波及电磁波其中的一种。

较佳地，前述的利用波形特性协助残留应力消除的方法，其中所述的振动器是偏心凸轮式振动器及电磁式振动器其中的一种。

较佳地，前述的利用波形特性协助残留应力消除的方法，其中步骤3的振动频率等于最大振幅。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明利用波形特性协助残留应力消除的方法至少具有下列优点及有益效果：本发明以谐振波中的波形特性，判断出消除残留应力的最佳的振动频率，而能够忽略不同振动源的波形变化，使本发明的适用范围更广，有效提升了使用上的方便性与实用性。