[发明专利]一种基于冷热循环原理消除工件残余应力的应力均化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于冷热循环原理消除工件残余应力的应力均化装置，它可以用来模拟工件在自然环境中周围温度的冷热循环变化，进而使工件的内部残余应力得到消除或减弱。本装置属于机械制造加工技术领域。

背景技术

残余应力的存在，不仅会降低工件的强度，使其在制造时产生变形和开裂等缺陷，而且也会在制造后的自然释放过程中使材料的疲劳强度等力学性能降低。因此，消除或减弱材料中的残余应力对于生产安全，产品质量安全有至关重要的意义。在材料的加工过程中产生不同程度的残余应力是不可避免的，产生的原因是工件局部不均匀塑性变形，这就对对金属工件的强度，刚度等力学性能有很大的影响，因此减弱材料中的残余应力在工程上中具有重要的意义。为了消除或减弱残余应力对材料、构件的机械性能的影响，生产实际中采用自然时效、振动时效、热处理等三种方式消除或减弱残余应力。

自然时效法是指将工件置于室外，经过数月甚至数年的时间的作用，由于室外温度冷热循环交替，导致工件发生热胀冷缩等微小变形，工件中的残余应力会逐渐减小，并且效果明显。但自然时效法需要消耗时间很长，延长生产周期，不利于生产率的提高。

针对自然时效上述缺点，本发明研制了该种能够通过人工模拟自然时效温度变化的装置。通过设计一套可控制模拟自然温度变化的装置既可以使工件的残余应力得以减弱，又可以改善产品的机械性能。该装置的使用将会对提高生产效率、缩短产品研发周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要的作用。

发明内容

1、目的：本发明的目的就是为了提供一种基于冷热循环原理消除工件残余应力的应力均化装置，它克服了自然时效过程中生产周期长、生产率低、工件易被腐蚀等不足，能够使温度场的循环变化可控，包括冷热温差控制，温度维持时间控制，温度循环次数控制等，与工件的自然时效相比，能够大大减少材料处理的时间，提高生产效率。

2、技术方案：

本发明一种基于冷热循环原理消除工件残余应力的应力均化装置，该装置包括综合控制箱1，制冷箱体2，加热箱体3，运动机构4和总体支撑结构5。它们之间的位置连接关系是：与综合控制箱1通过数据线连接的器件包括制冷箱体2的低温温度传感器27、液压控制系统25、液氮制冷系统28、加热箱体3的高温温度传感器38、液压控制系统36、电阻丝加热管31、运动机构4的水平方向运动牵引电机48、竖直方向运动牵引电机42、两个行程限位开关422以及总体支撑结构5上的两个行程限位开关51；制冷箱体2和加热箱体3的底部分别通过地脚螺栓和地面连接；运动机构4通过齿轮413与总体支撑结构5中带有齿条的导轨52啮合运动，并通过四个脚轮415与带有限位槽的运动辅助导轨53接触和支撑；总体支撑结构5的龙门支架54底部与地面固接。具体可参见图1。

所述综合控制箱1呈长方体，其内部装有工控主机，型号为ARK-7480。主要功能是对整个装置进行综合控制，包括采集高、低温数据；控制制冷箱体2的低温和加热箱体3的高温；分别控制液压控制系统25和36使相应的箱体盖210和39开闭；控制运动机构4的水平和竖直运动；接收行程限位开关422和51的位置信号。综合控制原理具体可参见图2。