[发明专利]用于消除大型结构件焊接残余应力的高频冲击振动装置

说明书

用于消除大型结构件焊接残余应力的高频冲击振动装置，包括信号发生器、功率驱动器、电磁式激振器、高频振动振幅放大装置、加速度传感器、电荷放大器以及示波器；高频振动振幅放大装置包括冲击振动传递杆、安装平台；小圆柱传递杆的表面与大型结构件焊接接头区域相互接触，大圆柱传递杆与安装平台连接；信号发生器输出正弦激振信号，且该信号的频率为冲击振动传递杆的轴向共振频率，并经功率驱动器输入电磁式激振器，驱动电磁式激振器产生高频振动；加速度传感器安装在大圆柱传递杆的表面，加速度传感器与电荷放大器连接，电荷放大器与示波器连接。本发明具有能够通过高频冲击振动的方式来消除大型结构件焊接残余应力的优点。

技术领域

本发明涉及高频振动时效技术领域，特指一种用于消除大型结构件焊接残余应力的高频冲击振动装置。

背景技术

振动时效技术具有处理效果好、快捷方便、能耗少、处理时间短、环境污染小等一系列优点，目前已经被广泛使用在机械加工制造的各个过程中，且已经成为备受瞩目的节能环保型残余应力消除技术。传统低频振动时效技术采用可调速电机作为激振设备，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结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结构件局部残余应力或大型结构件残余应力时效果非常有限。高频振动时效技术采用电磁式激振器作为激振设备，其激振频率可以达到10kHz，扩展了振动时效技术的应用范围，但是电磁式激振器输出的振动能量有限，因此对结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结构件的残余应力。

目前大型焊接结构件已经在机械工程领域中得到了广泛的应用，而在其焊接接头区域分布有较大的焊接残余应力，并且焊接残余应力属于拉伸应力，会降低焊接接头的力学性能，也会加速结构件的应力腐蚀开裂，因此如何消除大型焊接结构件焊接接头区域分布的较大拉伸残余应力已经成为大型焊接结构件研究领域的关键科学问题之一。针对高频振动时效技术消除大型结构件焊接残余应力存在的不足，本发明提出一种用于消除大型结构件焊接残余应力的高频冲击振动装置，即以电磁式激振器和高频振动振幅放大装置为基础搭建用于消除大型结构件焊接残余应力的高频冲击振动装置，对结构件局部区域进行高频冲击振动处理，将高频振动能量直接作用在材料的局部区域，促使材料局部区域产生塑性变形从而达到消除残余应力的目的。

发明内容

为了解决高频振动时效技术难以消除大型结构件焊接残余应力的问题，本发明提出一种用于消除大型结构件焊接残余应力的高频冲击振动装置，即以电磁式激振器和高频振动振幅放大装置为基础搭建用于消除大型结构件焊接残余应力的高频冲击振动装置，能够对结构件局部区域进行高频冲击振动处理，将高频振动能量直接作用在材料的局部区域，促使材料局部区域产生塑性变形从而达到消除残余应力的目的。

用于消除大型结构件焊接残余应力的高频冲击振动装置，包括信号发生器、功率驱动器、电磁式激振器、高频振动振幅放大装置、加速度传感器、电荷放大器以及示波器；高频振动振幅放大装置包括冲击振动传递杆、固定在电磁式激振器运动部件的激振台面上的安装平台；冲击振动传递杆为阶梯形的圆柱传递杆，包括小圆柱传递杆、大圆柱传递杆；冲击振动传递杆的最大截面面积小于安装平台的截面面积；冲击振动传递杆的长度大于安装平台的厚度；小圆柱传递杆的表面与大型结构件焊接接头区域相互接触，大圆柱传递杆与安装平台连接；

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，并经功率驱动器输入电磁式激振器，驱动电磁式激振器产生高频振动；信号发生器输出的正弦激振信号的频率为冲击振动传递杆的轴向共振频率；

加速度传感器安装在大圆柱传递杆的表面，加速度传感器的输出端与电荷放大器的输入端连接，电荷放大器的输出端与示波器的输入端连接。

进一步，所述的冲击振动传递杆一体成形，且所述的冲击振动传递杆与安装平台通过螺纹进行连接；所述的安装平台为圆柱体。