[发明专利]基于对称高频振动增材复合制造应力在线消减方法与装置

权利要求书

1.一种基于对称高频振动增材复合制造应力在线消减的方法，针对大型薄壁件增材复合制造应力在线消减的方法，其特征在于，

该方法在基体（25）的左右两侧设置有下端高频振动装置；在工作台（23）上设有调整支架（22），在调整支架（22）上设有升降装置，在升降装置上固定有上端高频振动装置；

该方法按以下步骤执行：

（a）首先对基体进行扫频振动，获得基体的固有频率；

（b）根据打印的不同高度计算工件的质量，本方法需要计算工件每升高30~50mm高度基体与工件的总质量，以获得不同质量的固有频率，以此为依据来适时改变上端和下端振动装置的工艺参数;

（c）增材制造开始后，下端对称的两个高频振动装置对基体及正在生长的工件进行振动时效，振动时间为持续振动，直至加工完毕；

（d）当工件高度达到30~50mm时，根据基体及工件的质量变化，改变下端和上端两侧的振动频率，同时上端两侧高频振动装置夹紧工件，开始对高度0~50mm部位工件进行振动时效，振动时效时间根据工件质量不同设定为10~30min，而后上端振动装置自动退回初始位置；当打印工件高度增长到100mm时，根据测算基体与工件的总质量，改变下端和上端两侧振源的振动频率，上端高频振动装置高度升高50mm并夹紧工件，对高度50~100mm部位的工件继续进行振动时效，以此类推，工件高度每升高50mm时，对上下端的振动频率进行一次调整，上端振动装置升高50mm，对工件新生长的部位进行一次振动时效；

（e）如工件（ 24） 加工完毕后，部分残余应力仍存在，对工件进行二次或多次振动时效，直至残余应力降低至满足要求为止。

2.根据权利要求1中所述的基于对称高频振动增材复合制造应力在线消减的方法，其特征在于：步骤（b）中所设定的工艺参数为：振动频率为1k~2kHz、激振力为40~80MPa、振动时间为10min~30min。

3.根据权利要求1中所述的基于对称高频振动增材复合制造应力在线消减的方法，其特征在于：步骤（d）中，为了保证增材制造的工件全部进行高频振动，所述的50mm高度是根据振动放大器与工件接触面的纵向尺寸而定，下端高频振动装置在工件开始打印时开启，直至加工结束后停止；上端和下端高频振动频率变化根据基体与工件的总质量而定，随着工件打印尺寸的增加，工件的质量也在不断增加，其固有频率也会发生变化，在工件打印之前需要计算出不同高度的工件与基体的总质量，求出不同质量下基体与工件整体的固有频率，每升高一次新高度需要更改上端和下端振动装置的振动频率以达到最佳去应力效果；固有频率计算公式：

，

其中k为劲度系数N/m，m为物体的质量；

劲度系数k与工件的硬度有关，固有频率的确定仅与质量有关；确定激振力大小的依据是动应力与残余应力之和大于材料的屈服极限，并且动应力要小于疲劳极限，激振力范围设置在40~80MPa之间；振动时效时间与工件质量有关，质量越大，时效时间越长，应在10min~30min之间。

4.一种如权利要求1所述的基于对称高频振动增材复合制造应力在线消减的装置，其特征在于：

基体（25）固定在工作台（23）上，在基体（25）的左右两侧设置有下端高频振动装置；在工作台（23）上设有调整支架（22），在调整支架（22）上设有升降装置，在升降装置上固定有上端高频振动装置；在基体（25）的上方设有打印装置（30）。

5.根据权利要求4所述的基于对称高频振动增材复合制造应力在线消减的装置，其特征在于：所述的上端高频振动装置和下端高频振动装置都包括有振动放大器，用于夹紧工件（24）；振动放大器的另一端设有电磁激振器。