[发明专利]一种超声冲击去应力增材装置及去应力方法

说明书

本发明公开了一种超声冲击去应力增材装置及去应力方法，该增材装置包括机架和工作台，机架上设有用于金属丝材熔融的焊头，焊头位于工作台的上方，其一侧设有超声冲击去应力机构，超声冲击去应力机构包括超声波换能器、变幅杆和冲击头，冲击头通过变幅杆与超声波换能器相连用于冲击工作台上的产品进行应力释放，本发明利用超声冲击去应力机构将电能为机械能，对金属增材产品通过高速冲击的形式进行能量传递，改变产品成型后的静力施压改善应力方式，一方面降低了设备成本，一方面提高了加工效率。

技术领域

本发明涉及金属增材装置技术领域，尤其涉及一种超声冲击去应力增材装置及去应力方法。

背景技术

在金属丝材增材领域，主要技术有电弧增材、激光增材、电子束增材等方式，电弧增材和激光增材均需要大能量输入，将气体电离至等离子态进而融化金属丝材，这就导致了能量输入难控制、残余应力大、变形大等问题。

因此需要对增材产品进行去应力，现有方法主要为压力滚压去应力，该方法要求施加压力一般超过10吨，要求滚压设备尺寸大、刚度强、成本高，同时对于复杂构型零件，滚压轮无法有效滚压转角、折角等位置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声冲击去应力增材装置及去应力方法，利用超声冲击去应力机构将电能为机械能，对金属增材产品通过高速冲击的形式进行能量传递，改变产品成型后的静力施压改善应力方式，一方面降低了设备成本，一方面提高了加工效率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种超声冲击去应力增材装置，包括机架和工作台，所述机架上设有用于金属丝材熔融的焊头，所述焊头位于工作台的上方，其一侧设有超声冲击去应力机构，所述超声冲击去应力机构包括超声波换能器、变幅杆和冲击头，所述冲击头通过变幅杆与超声波换能器相连用于冲击工作台上的产品进行应力释放。

作为进一步的优化，所述机架上位于焊头的一侧设有壳体，所述壳体内形成腔室，所述超声波换能器固定于腔室内。

作为进一步的优化，所述腔室内设有固定环，所述超声波换能器经固定环限位。

作为进一步的优化，所述超声波换能器为倒喇叭型换能器。

作为进一步的优化，所述超声波换能器与变幅杆通过锁紧螺栓固定连接。

作为进一步的优化，所述变幅杆包括柱头部和定位部，所述定位部成型于柱头部的上端，其通过锁紧螺栓安装于超声波换能器下部内，所述冲击头安装于柱头部的下端。

作为进一步的优化，所述定位部为圆锥台形结构，其周身具有定位斜面，所述超声波换能器内设有与定位斜面相匹配的定位抵接面；所述超声波换能器的下端面抵接于所述柱头部的上端面。

作为进一步的优化，所述变幅杆与冲击头之间安装有垫片。

作为进一步的优化，所述焊头的熔融热源为电弧热源、激光源或电子束源。

本发明还提供了一种超声冲击去应力增材装置的去应力方法，使用超声冲击去应力增材装置，包括如下步骤，

S1)焊头对金属丝材进行熔融，并在工作台上成型产品；

S2)超声冲击去应力机构沿产品成型路径对产品进行反复冲击去应力。

超声波换能器冲击频率通过计算设置为能够激起金属材料产品的共振频率，通过高频冲击，使金属表层产生较大压缩塑性变形，同时也可以改变原有应力场，可以一定程度上释放应力，并细化晶粒，极大解决了金属熔丝增材过程中残余应力大、易产生变形等问题。

与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：