[发明专利]阵列式高能弹性波消减及均化构件残余应力装置及方法

说明书

本申请涉及材料性能研究技术领域，尤其涉及一种阵列式高能弹性波消减及均化构件残余应力装置及方法。其包括由至少两个分体拼接而成的筒体结构，侧壁沿周向设有多个阵列排布的第一通孔，外部设有压紧装置；于第一通孔处嵌装的激励楔块；与激励楔块对应连接的激励器；激励楔块的端面与待调控构件表面耦合贴紧，另一侧的连接部与激励器发射端耦合连接，激励器发射端的轴线与待调控构件表面的法线重合；与各激励器电连接的多通道信号功率放大器，及与多通道信号功率放大器电连接的多通道激励控制模块。本申请所提供的装置及方法解决了无法消减及平衡结构及应力分布较复杂构件的残余应力的问题，和控制构件整体变形的问题。

技术领域

本申请涉及材料性能研究技术领域，尤其涉及一种阵列式高能弹性波消减及均化构件残余应力装置及方法。

背景技术

现今，铝合金材料因其低密度、轻量化、刚性好、强度高等优异的力学性能被广泛应用于航空、航天、水电、火电、压缩机等领域，针对于大型铝合金构件常用的焊接、铣削加工工艺，因其在加工过程中存在的不均匀温度梯度、塑性变形、相变等会将残余应力引入构件中，促使其发生变形，影响其力学性能，因此为保证构件使用性能及保证其使用寿命，需要消减及平衡大型铝合金构件中因焊接及铣削产生的残余应力。

现有技术中有很多消减金属材料残余应力的方法，例如自然时效法、振动冲击法、退火、回火等。自然时效法耗时长，以月或年为单位计算时间，不适合应用于对加工时间有要求的工程应用中；振动冲击法多用于结构形状较规则、表面较平整的板类和盘类等构件，无法对结构较复杂的、较精细的构件，如航空、水电、火电和压缩机等领域的箱体类、(曲)轴类等复杂结构的零部件，进行残余应力的消减，且振动冲击法耗时较长、工艺繁琐；退火、回火等人工时效法对火候的控制操作有要求，至少需要三到五天的时间进行消减，不适合对时间、消减质量要求较高的工程应用。再有，公开号为CN109234653A，发明名称为一种消减大型复杂铝合金模锻件残余应力的方法的发明专利文献，提供了一种冷压拉处理以消减锻件残余应力的方法，这种方法通过拉伸锻件的方式消减平衡残余应力，并不适用于经过焊接工艺处理的焊接件，也不适用于对结构的外形尺寸有精确要求的构件中。

上述常用的消除残余应力的现有技术，或不适用于消减对时间有要求的工程应用中，或不适用于结构较复杂的、较精细的箱体类、(曲)轴类等部件中，或不适用于经过焊接、铣削等工艺处理后的构件中，且即使进行消减调控工作后，也可能会出现残余应力分布不均等问题，无法平衡这类构件内部应力。

发明内容

本申请提供了一种阵列式高能弹性波消减及均化构件残余应力装置及方法，以解决现有技术中无法消减及平衡结构较复杂、应力分布较复杂的构件的残余应力的问题，以及控制构件整体变形的问题。

本申请的第一方面提供了一种阵列式高能弹性波消减及均化构件残余应力装置，包括：

由至少两个分体纵切面拼接而成的筒体结构，所述筒体结构环绕待调控构件设置，其侧壁沿周向设有多个第一通孔并形成阵列排布，所述筒体结构的外部设置有压紧于其外表面的压紧装置；

所述第一通孔处嵌装有激励楔块，所述激励楔块朝向所述筒体结构内侧的端面与所述待调控构件表面耦合贴紧，其朝向所述第一通孔的端面为连接部，所述连接部具有凹面及于所述凹面中心凸设的连接柱；

至少部分所述激励楔块对应连接有激励器，所述激励器发射端与所述连接部的所述凹面及所述连接柱通过耦合剂耦合，所述发射端中心具有与所述连接柱连接的盲孔，所述激励器发射端的轴线与所述待调控构件对应贴紧处表面的法线重合；及

与各所述激励器电连接的多通道信号功率放大器，用于保真放大发射信号及接收信号；及与所述多通道信号功率放大器电连接的多通道激励控制模块，用以控制所述激励器输出所述发射信号及获取所述接收信号。