[发明专利]一种电磁超声耦合去除残余应力的方法及装置

说明书

本发明公开一种利用电磁超声耦合处理消除残余应力的方法及装置，该方法属于残余应力处理领域，涉及到一种电磁超声耦合去除残余应力的装置及一种利用电磁超声耦合的残余应力处理方法。该电磁超声耦合去除残余应力的装置包括：电磁超声耦合装置、电源、冷却机、装置工作台、电磁超声处理箱、电磁脉冲发生器和产生超声所用的金属壳体。该装置利用电磁脉冲发生器向电磁处理箱提供电磁能，耦合电场与磁场的作用，同时将脉冲电流输入至可以产生超声的金属壳体，同时耦合超声及电磁场的作用，可更加高效准确的消除待处理工件的残余应力，同时不对待处理工件的表面及内部产生不利影响。

技术领域

本发明涉及残余应力处理技术领域，特别涉及一种电磁超声耦合去除残余应力的方法及装置。

背景技术

在工件的制造及加工过程中，由于过程中产生的不均匀及不协调变形，残余应力的产生是不可避免的。残余应力的存在会对材料的尺寸精度，机械性能，疲劳性能及应力腐蚀开裂性能造成较大的影响，导致材料萌生裂纹及裂纹进一步扩展，从而最终导致对材料疲劳寿命的以及疲劳强度的影响。除此之外，残余应力的存在还可能使一些结构材料在后续加工或使用时发生形变而报废，不利于材料的发展及应用。因此，利用合适的方法去除残余应力具有较大研究价值。

目前常见的处理残余应力的方法有时效法，机械法，超声冲击法等。时效法包括自然时效，热处理时效及振动时效，利用时效法可一定程度消除内用力，稳定组织与尺寸，但时效法中存在时间耗费过大，成本较高，可能带来一些不利的副作用，在使用上也有一些限制；机械法主要包含了锤击与过载处理，但锤击法对质量的控制程度较低，没有足够的科学依据支撑，对于过载处理，可以处理的材料范围有一定限制；超声冲击法可以将喷丸法，锤击法等方法的优点进行综合，超声法利用了机械振动及其能量，产生了塑性变形层，调整了残余应力场的分布，对微观组织也进行了一定的改善；电磁能去应力一方面与超声波去应力作用机理类似，产生能量使得产生应力部分晶体内的位错状态发生改变，同时还可以考虑在电磁处理过程中，使得材料内部产生了新的力，该新产生的力与材料中的残余应力相抵消。而上述方法大多是对制造加工完成后的材料进行处理，及时处理在加工或制造的过程中产生的应力也非常重要，对于这种过程中产生的应力，目前有以电磁脉冲为能量源，在材料加工过程中对其施加电磁脉冲处理，通过电磁脉冲的能量对残余应力进行处理。目前电磁法和超声法在残余应力的处理领域都被广泛的应用并继续发展，但目前鲜有利用电磁超声耦合的的方式对材料进行残余应力的去除，电磁超声耦合处理是结合了超声法去除残余应力时利用机械振动和能量对残余应力分布的调控、微观组织的改善以及电磁处理去除应力时对晶体内部缺陷的改善、力之间的相互抵消作用，从而一定程度上提高了残余应力的处理效率。

因此本发明发明了一种电磁超声耦合装置，利用电磁超声耦合，结合电磁处理与超声处理残余应力的原理与特点，去除对材料后续应用不利的残余应力，或发生力作用的相互抵消、相应的残余应力转变，将拉应力转变为压应力从而提高材料耐磨性及疲劳寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种电磁超声耦合去除残余应力的方法及装置，可有效避免工件在制造或加工过程中或在工件的制造及加工结束后因产生残余应力而导致的零件变形，尺寸精度变化以及力学性能受损等问题。利用电磁超声耦合，综合了电磁处理及超声处理的作用，可有效去除残余应力，耦合了超声波的电磁脉冲处理，使残余应力处理效率得到有效提高。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：一种电磁超声耦合去除残余应力的方法及装置，其特征在于，包括电磁超声耦合装置，电源，冷却机。

所述电磁超声耦合装置包括：装置工作台、电磁超声处理箱、电磁脉冲发生器和产生超声所用的金属壳体；所述装置工作台上设置有伸缩装置、活动顶杆、固定顶杆、第一安装板、第二安装板；所述产生超声所用的金属壳体包括保护罩及铜绕线圈；所述冷却机用于冷却电磁超声耦合装置；所述电磁超声耦合装置用于需要处理残余应力的工件，耦合电磁作用及超声处理去除残余应力，消除残余应力的时间与电磁脉冲发生器中的激励线圈匝数，电容器，开关功率管，电感有关。