[实用新型]用于消除残余应力的高频冲击振动系统有效

专利信息
申请号: 201720795219.4 申请日: 2017-07-03
公开(公告)号: CN206956107U 公开(公告)日: 2018-02-02
发明(设计)人: 顾邦平;张明月 申请(专利权)人: 上海海事大学
主分类号: C21D10/00 分类号: C21D10/00
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 201306 上*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 用于 消除 残余 应力 高频 冲击 振动 系统
【说明书】:

技术领域

实用新型涉及振动时效技术领域,特指一种用于消除残余应力的高频冲击振动系统及方法。

技术背景

振动时效技术因为具有设备简单、节能环保、处理时间短、效果好等特点而成为备受关注的残余应力消除技术。目前国内外专家学者对传统低频振动时效技术(激振频率小于200Hz)进行了大量的研究,取得了丰富的理论成果并积累了大量成功的应用实例,但是传统低频振动时效技术采用可调电机作为激振器,导致其激振频率通常小于200Hz,表明传统低频振动时效技术的可选振型非常有限;同时传统低频振动时效技术是通过对构件进行整体激振的方式来消除残余应力的,导致了传统低频振动时效技术在消除构件局部残余应力或大型复杂构件残余应力时效果有限。高频振动时效技术(激振频率大于1kHz)与传统低频振动时效技术本质上都是对构件进行整体激振,从而达到消除构件内部残余应力的目的,然而由于高频激振器的驱动能力有限,因此对构件采用整体激振的方式进行高频振动时效处理,导致高频振动时效技术仅适用于消除小尺寸构件的残余应力。

针对振动时效技术存在的问题,本实用新型提出一种用于消除残余应力的高频冲击振动系统及方法。所谓的用于消除残余应力的高频冲击振动方法指的是采用冲击振动式的高频振动处理方法来消除构件的残余应力。用于消除残余应力的高频冲击振动方法采用高频振动能量放大装置和电磁式激振器组成高频冲击振动系统中的冲击振动产生单元,能够将高频振动能量直接注入到材料表面的局部区域,因此本实用新型所提出的用于消除残余应力的高频冲击振动方法不仅能够消除小尺寸构件的残余应力,也能够消除大型复杂构件的残余应力。

实用新型内容

针对振动时效技术存在的问题,本实用新型提出一种用于消除残余应力的高频冲击振动系统及方法。所谓的用于消除残余应力的高频冲击振动方法指的是采用冲击振动式的高频振动处理方法来消除构件的残余应力,即将高频振动能量直接注入到材料表面的局部区域。因此本实用新型提出的用于消除残余应力的高频冲击振动系统及方法不仅能够消除小尺寸构件的残余应力,也能够消除大型复杂构件的残余应力。

用于消除残余应力的高频冲击振动系统,包括上位机系统、信号发生器、功率放大器、电磁式激振器、高频振动能量放大装置、加速度传感器、电荷放大器、示波器;上位机系统控制信号发生器输出幅值和频率均能够独立且连续调节的正弦激振信号;正弦激振信号经过功率放大器放大后输入电磁式激振器,驱动电磁式激振器产生高频振动;

高频振动能量放大装置固定于电磁式激振器运动部件的激振台面上,高频振动能量放大装置包括上托台,固定在激振台面上的下底盘和连接上托台与下底盘的连杆;连杆的截面面积小于上托台的截面面积,同时连杆的截面面积小于下底盘的截面面积;

加速度传感器安装于上托台的下表面,加速度传感器的输出端与电荷放大器的输入通道连接,电荷放大器的输出通道与示波器的输入通道连接,示波器的输出通道与上位机系统连接。

具体来说,由上位机系统、信号发生器、功率放大器、电磁式激振器、高频振动能量放大装置、加速度传感器、电荷放大器以及示波器组成高频冲击振动系统,能够将高频振动能量直接注入到构件表面的局部区域,对构件进行局部高频冲击振动消除残余应力的处理。加速度传感器的输出信号表征高频振动能量放大装置的输出振级a,高频振动能量放大装置的输出振级a即为作用在构件表面局部区域上的振级。上位机系统实时显示高频振动能量放大装置的输出振级a。在高频冲击振动系统的共振频率下对构件进行激振处理时,能够提高注入到构件表面局部区域的高频振动能量,从而提高高频冲击振动消除构件残余应力的效果。

电磁式激振器用于产生激振频率大于1kHz的高频振动,其最高激振频率可以达到10kHz以上。

进一步,加速度传感器为压电式加速度传感器。

本实用新型的技术构思是:由上位机系统、信号发生器、功率放大器、电磁式激振器、高频振动能量放大装置、加速度传感器、电荷放大器以及示波器组成高频冲击振动系统;上托台上表面与构件紧密接触;上位机系统自动确定信号发生器输出的高频冲击振动处理消除残余应力的激振频率f;缓慢调节功率放大器的增益旋钮使得功率放大器输出恒定的电流I,驱动电磁式激振器对构件进行高频冲击振动处理。

本实用新型的有益效果如下:

1、本实用新型采用电磁式激振器和高频振动能量放大装置组成高频冲击振动产生单元,所产生的高频冲击振动幅值属于微米级别,能够对构件进行安全的时效处理,可以保护构件不受疲劳损伤的危险。

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