[发明专利]焊接残余应力产生过程的声波消减均化调控装置及方法

说明书

一种焊接残余应力产生过程的声波消减均化调控装置，包括：固定工装，其上具有两排通孔；复数个超声换能器，具有本体、本体下端具有锥状的变幅杆发射部；变幅杆发射部下端固定连接有法兰盘；各超声换能器的变幅杆发射部伸入各固定工装的通孔，与固定工装下方的焊接件接触，通过螺栓将法兰盘与固定工装固定，且所述两排通孔正对焊接件的焊缝的两侧设置；驱动超声换能器工作的驱动装置。还提供了相应的调控方法。使用本发明能对钢材焊缝处的残余应力进行调控。

技术领域

本发明涉及残余应力调控技术领域，特别是指一种焊接残余应力产生过程的声波消减均化调控装置及调控方法。

背景技术

对于两个钢材焊接件进行焊接时，尤其是针对比较厚的钢材，例如门窗，难免在焊接后，使得两个焊在一起的焊接件在焊缝处产生应力，使得该焊缝处为应力突变处，对日后两个焊接件的牢固焊接产生影响。

如何能够在焊接过程中，对焊缝处的残余应力进行消除，是有待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种焊接残余应力产生过程的声波消减均化调控装置及调控方法，以能消减钢材焊缝处的残余应力。

本发明提供了一种焊接残余应力产生过程的声波消减均化调控装置，包括：

固定工装，其上具有两排通孔；

复数个超声换能器，具有本体、本体下端具有锥状的变幅杆发射部；变幅杆发射部下端固定连接有法兰盘；

各超声换能器的变幅杆发射部伸入各固定工装的通孔，与固定工装下方的焊接件接触，通过螺栓将法兰盘与固定工装固定，且所述两排通孔正对焊接件的焊缝的两侧设置；

驱动超声换能器工作的驱动装置。

由上，本发明通过设计复数个超声换能器以及与超声换能器连接的变幅杆发射部，在对钢材焊接时，通过将复数个变幅杆发射部均匀布置在焊接件的焊缝的两侧位置，并且使发射部的前端面与焊接件紧密接触，通过对该复数个超声换能器进行调控，在焊接过程中不断输入连续超声波，使得超声波辐射到熔池中，在焊趾熔融状态到凝固过程中，将上述超声波的机械振动传递给焊接件的焊缝，使焊缝部位表面产生足够深度的塑变层，从而有效地改善焊缝与母材过渡区的外表形状，使其平滑过渡，降低了焊接部位的应力集中程度，使焊缝附近的金属得以强化，同时利用超声波对减小晶粒尺寸、使溶质均匀分布、减小偏析等特性，减小焊接残余应力，提高焊接接头性能，从而保证两个焊接件的牢固焊接。

其中，所述驱动装置包括：依次信号连接的残余应力调控仪，包括依次信号连接的工控机、模数信号卡和多通道控制器；多个程控电源，与多通道控制器的各通道分别信号连接；转接器，用于将多个程控电源的电信号输出至对应的多个超声换能器。

由上，通过设计对应超声换能器数量的多通道控制器和多个程控电源，可以根据不同的调控要求选用不同的残余应力调控模式，从而对每个超声换能器进行不同模式的调控。

优选的，所述变幅杆发射部与法兰盘之间具有套筒，通过螺栓将变幅杆发射部与套筒固定，该套筒与法兰盘固定连接。

其中，固定所述变幅杆发射部与套筒的螺栓上套接有弹簧，及/或

固定所述法兰盘与固定工装的螺栓上套接有弹簧。

由上，通过选择套筒与法兰盘的结构将变幅杆发射部固定在固定工装上，同时，在连接变幅杆发射部与套筒的螺栓上设置弹簧，或者在连接法兰盘与固定工装的螺栓上设置弹簧，当弹簧长度一定时，各弹簧预压缩量一定，压缩力一定，当将焊接件压紧在固定工装上时，焊接件压变幅杆发射部，导致变幅杆发射部上的法兰盘压缩弹簧，6个或8个弹簧保持一致的弹力，使变幅杆发射部与焊接件保持紧密接触。

其中，所述焊缝为曲线，对应的焊接件为曲面时，所述变幅杆发射部与焊接件接触的端面为匹配的曲面。