[发明专利]基于高能声磁耦合原理的残余应力消除装置

说明书

一、技术领域

本发明涉及的是一种残余应力消除装置，尤其是可以产生高能声磁耦合能量的残余应力消除装置。该装置属于制造与工程科学领域。

二、背景技术

金属材料经过若干种冷、热加工处理，制成零部件的过程中，每一道加工工艺，如切削、热处理、焊接等都有可能在零件表层或内部引入残余应力。这些残余应力的影响一般是有害的，如在残余应力、工作温度及工作介质的共同作用下，构件的抗疲劳强度、抗脆断能力、抗应力腐蚀开裂及形状尺寸的稳定性都将大大下降。同时，在构件表面积聚的残余应力会使构件表面形成表面裂纹或近表面裂纹，这种隐藏在构件近表面的缺陷往往是导致断裂的起点，更具隐蔽性和危险性。因此，消除构件中的残余应力是制造与工程科学领域的一项重要课题。

目前，传统的残余应力消除法如：热处理、锤击等，由于环境污染和效率低下，已经逐步淘汰；新的残余应力消除方法，如：超声波冲击法、振动法等逐渐得到广泛应用。通过检索发现，专利：（余忠华,宋有硕.一种集成超声波去应力的T型导轨自动矫直[P].专利号:201010241255.9,2010.）公开了一种集成超声波去应力的T型导轨自动矫直机；该装置利用超声激励消除矫直过程中导轨内部产生的内应力，减小残余应力对矫直质量的影响。该装置的主要缺点是只针对某一种固定形状的构件进行残余应力消除，装置不够灵活，且部件复杂，由15个左右的组织构成。检索还发现，专利：（任耀新,何闻.一种用于消除残余应力的激振装置[P].专利号:200620102802.4,2010.）涉及了一种实用新型的用于消除残余应力的激振装置；该装置通过改变交流电源的频率实现了高频振动，利用作用于工件上的高频振动来消除其残余应力。该装置的缺点同样是组件过多，技术复杂，不利于不同形状工件的灵活运用。

针对现有技术的不足，本专利提出了一种基于高能声磁耦合原理的残余应力消除装置，该装置不但结构简单，装配方便，而且还可以灵活运用到手动和自动作业的环境中。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种基于高能声磁耦合原理的残余应力消除装置，该装置结构简单，现场应用灵活，既可以是由机械手或其它运动机构夹持驱动而自动作业，也可以是用磁吸和真空吸附固定方式的手动作业。

本发明的目的是这样实现的，在高能励磁线圈的内部空间安装有高能超声换能器，实现对残余应力区域的高能声磁耦合作用。高能励磁线圈与高能超声换能器为一整体封装结构，该结构可以装配在单个或多个机械手上用于对残余应力区域的自动消除；也可以利用步进电机和导轨带动，实现对焊缝残余应力的自动消除；除此之外，还可以装配在磁吸表座或真空吸盘上，手动将消除装置与残余应力区域固定接触。

四、附图说明

图1基于高能声磁耦合原理的残余应力消除装置

图2残余应力消除装置机械手夹持驱动自动作业

图3残余应力消除装置步进电机驱动自动作业

图4残余应力消除装置磁吸固定方式手动作业

图5残余应力消除装置真空吸附固定方式手动作业

附图说明：高能励磁线圈1，高能超声换能器2，机械手3，残余应力消除装置4，曲面焊接钢板5，夹持机构6，平面焊接钢板7，磁吸表座8，步进电机9，直线导轨10，焊缝11，连接杆12，真空吸盘13。

五、具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行详细说明：

如图1所示，残余应力消除装置4由高能励磁线圈1和高能超声换能器2构成，高能超声换能器2装配在高能励磁线圈1的内部，其底面与残余应力消除区域直接接触，

如图2所示，残余应力消除装置4的工作部位与工件接触，装配部位通过夹持机构6安装在机械手上，规划机械手的运动轨迹，可以用于曲面形状焊接钢板或复杂型面构件的残余应力消除。同时，也可以将多个残余应力消除装置4装配在多个机械手1上，同时对工件进行残余应力的消除作业，提高消除效率。

如图3所示，残余应力消除装置4通过连接杆12安装在直线导轨10上，通过步进电机9的带动，可实现对平面焊接钢板7沿焊缝区域的残余应力消除。

如图4所示，残余应力消除装置4的两侧安装有磁吸表座8，磁吸表座8可以做到迅速断磁和通磁。当残余应力消除装置4与平面焊接钢板7周围的残余应力区域接触稳定后，扭动通磁开关，残余应力消除装置4即可以与工件牢固接触。待应力消除完毕，反向扭动通磁开关，即可以方便地手动取下残余应力消除装置4。

如图5所示，残余应力消除装置4的两侧安装有真空吸盘13，真空吸盘13可以做到迅速吸附和断开。当残余应力消除装置4与平面焊接钢板7周围的残余应力区域接触稳定后，排除真空吸盘13内的空气，残余应力消除装置4即可以与工件牢固接触。待应力消除完毕，给真空吸盘13充气，即可以方便地手动取下残余应力消除装置4。