專利名稱：一種新型振動發(fā)生器及使用該器消除金屬件殘余應(yīng)力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及產(chǎn)生振動的裝置及使用該裝置來完成某一目的的方法，具體地說是一種新型振動發(fā)生器及使用該振動發(fā)生器消除金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力的方法。
振動時效是一種利用共振原理消除和均化金屬結(jié)構(gòu)件內(nèi)部殘余應(yīng)力的時效方法，目前已有的振動時效方法是采用直流或交流電動機(jī)帶動偏心輪產(chǎn)生振動，在某一轉(zhuǎn)速下使工件產(chǎn)生共振，這種方法產(chǎn)生的振動振幅大，噪音很大，容易使金屬結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生裂紋并迅速擴(kuò)張，而使金屬結(jié)構(gòu)件失效，所以在壓力容器行業(yè)禁用振動時效，另外現(xiàn)有的振動時效方法的激振力的調(diào)節(jié)是通過扳手調(diào)節(jié)偏心輪的偏心距來實(shí)現(xiàn)的，偏心距的大小分為三個檔位，無法實(shí)現(xiàn)無級調(diào)節(jié)和自動控制。
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種新型振動發(fā)生器及使用該器消除金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力的方法，它采用發(fā)生器作為振動源，在恒定的激振力作用下，頻率連續(xù)變化，通過金屬構(gòu)件加速度的變化確定諧振頻率及振動時效的最佳參數(shù)對金屬構(gòu)件進(jìn)行加工，整個過程金屬構(gòu)件產(chǎn)生的振幅很小，不易產(chǎn)生疲勞裂紋，而且可使原有裂紋處的殘余應(yīng)力釋放，防止裂紋的擴(kuò)張，激振力的調(diào)節(jié)可通過控制器控制電流或電壓的大小來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的新型振動發(fā)生器，包括外殼、端蓋、底座，特點(diǎn)是在外殼上部殼體中部設(shè)有一可動頭、內(nèi)部設(shè)有骨架、磁致伸縮材料、永磁鐵、彈簧、輸出桿、下部設(shè)有端蓋、外部設(shè)有一接口；骨架中部設(shè)有磁致伸縮材料、周邊繞有線圈上下對稱設(shè)有永磁鐵，可動頭一端伸入殼體內(nèi)并與磁致伸縮材料緊密接觸，一端伸出殼體外，輸出桿一端與磁致伸縮材料緊密接觸，一端伸出端蓋外并與底座連接，彈簧設(shè)在端蓋與輸出桿之間；外殼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)還可以是在外殼內(nèi)設(shè)一絕緣套，其內(nèi)設(shè)置數(shù)層電致伸縮材料，電致伸縮材料之間設(shè)有電極片，絕緣套下部設(shè)一絕緣塊，彈簧將電致伸縮材料緊密壓在一起。
使用上述振動發(fā)生器來消除金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力的方法，特點(diǎn)是將金屬構(gòu)件用彈性體支撐與固定面上，在金屬構(gòu)件上設(shè)置一傳感器，振動發(fā)生器固定在金屬構(gòu)件上方，振動發(fā)生器上的外接口接控制器，傳感器與控制器連接，具體步驟是a、自檢控制器啟動后，進(jìn)行自檢；b、初掃頻控制器自檢后輸出交變信號帶動振動器進(jìn)行頻率由高到低或由低到高的初掃頻，在恒定激振力作用下尋找金屬構(gòu)件的固有頻率；c、確定參數(shù)傳感器接受到這一振動量后，通過控制器比較分析后，確定一個合適電流，在金屬構(gòu)件產(chǎn)生共振時，控制器將此時的振動參數(shù)存儲，經(jīng)比較計(jì)算后，確定最佳處理加工的參數(shù)；d、自動時效加工控制器進(jìn)入對金屬構(gòu)件處理加工階段，時效處理加工參數(shù)由控制器自動控制；e、檢測對金屬構(gòu)件處理完成后，控制器再進(jìn)行一次掃頻，并由控制器對此時的振動參數(shù)存儲；f、判定
控制器對(c)、(e)所存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析后，得出處理結(jié)果，并將該結(jié)果打印出來。
本發(fā)明采用低振幅進(jìn)行振動時效，防止了金屬構(gòu)件疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)張，提高了金屬構(gòu)件的抗疲勞能力，由于振動的振幅小，所以噪音小，改善了工作條件，減少了環(huán)境污染，本發(fā)明采用控制器控制整個振動時效加工過程，使時效結(jié)果準(zhǔn)確可靠，振動時效簡單易行，時效效果更加明顯，操作方便可靠，實(shí)現(xiàn)了振動時效的智能化。
下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述

圖1為本發(fā)明中振動發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明中振動發(fā)生器的另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意3為本發(fā)明中方法的工藝示意圖參閱圖1，可動頭1通過螺紋與外殼2連接，永磁鐵3置于外殼2內(nèi)的凹槽中，并用骨架6將其壓緊，線圈4繞在骨架6的外圍，并通過設(shè)在外殼2外部的接口7與外部電連接，永磁鐵8置于骨架6的下方，并與永磁鐵3極性相對應(yīng)，用端蓋10將其壓緊，端蓋10與外殼2之間螺紋連接，磁致伸縮材料5置于骨架6中孔，并夾在可動頭1和輸出桿11之間，輸出桿11借助彈簧9的彈力緊壓在磁致伸縮材料5上，輸出桿11穿過端蓋10與底座12連接，這樣構(gòu)成一種磁致伸縮振動發(fā)生器，在該振動發(fā)生器中，由外殼2和端蓋10構(gòu)成閉合磁路，永磁鐵3和8為磁致伸縮材料5提供偏置磁場，通過可動頭1和彈簧9給磁致伸縮材料5施加預(yù)應(yīng)力，外加電流通過線圈4產(chǎn)生激勵磁場使磁致伸縮材料5發(fā)生形變而產(chǎn)生振動，這種振動通過輸出桿11使振動發(fā)生器的外殼2整體與底座12產(chǎn)生相對位移而實(shí)現(xiàn)振動發(fā)生，振動的頻率和振幅隨外加電流的改變而改變。
參閱圖2，絕緣套13置于外殼2的內(nèi)部，電致伸縮材料22和電極片14相間疊加數(shù)層后置于絕緣套13和絕緣塊15組成的絕緣腔內(nèi)，輸出桿11依靠彈簧9和端蓋10壓在絕緣塊15上，端蓋10與外殼2螺紋連接，輸出桿11穿過端蓋10與底座12連接，電極片14通過外殼2外部接口7與外部電連接，這樣構(gòu)成一種電致伸縮材料振動發(fā)生器，在該發(fā)生器中，通過輸出桿11和彈簧9、絕緣塊15給電致伸縮材料22施加預(yù)應(yīng)力，外加電壓作用在電極片14上形成電場使電致伸縮材料22發(fā)生形變而產(chǎn)生振動，這種振動通過輸出桿11使振動發(fā)生器的外殼2整體與底座12產(chǎn)生相對位移實(shí)現(xiàn)振動發(fā)生，振動的頻率和振幅隨外加電流的改變而改變。
參閱圖3，金屬構(gòu)件16用彈性體17支撐與固定面18上，在金屬構(gòu)件16上設(shè)置一傳感器19，振動發(fā)生器21固定在金屬構(gòu)件16上方，振動發(fā)生器21上的外接口7接控制器20，傳感器19與控制器20連接，控制器20控制振動發(fā)生器21產(chǎn)生振動，由傳感器19將振動量傳回控制器20進(jìn)行比較分析，控制器20自動確定對金屬構(gòu)件的加工時間和加工參數(shù)，具體步驟是控制器20啟動后，進(jìn)行自檢；控制器20自檢后輸出交變信號帶動振動器21進(jìn)行頻率由高到低或由低到高的初掃頻，在恒定激振力作用下尋找金屬構(gòu)件16的固有頻率；傳感器19接受到這一振動量后，通過控制器20比較分析后，確定一個合適電流，在金屬構(gòu)件16產(chǎn)生共振時，控制器20將此時的振動參數(shù)存儲，經(jīng)比較計(jì)算后，確定最佳處理加工的參數(shù)；控制器20自動進(jìn)入對金屬構(gòu)件16處理加工階段，處理加工參數(shù)由控制器20自動控制；對金屬構(gòu)件16處理完成后，控制器20再進(jìn)行一次掃頻，并由控制器20對此時的振動參數(shù)存儲；控制器20對(c)、(e)所存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析后，得出處理結(jié)果，并將該結(jié)果打印出來?？刂破?0對不同金屬構(gòu)件及不同狀態(tài)都適用，整個加工方法實(shí)現(xiàn)了智能化。
權(quán)利要求
1.一種新型振動發(fā)生器，包括外殼(2)、端蓋(10)、底座(12)，其特征在于外殼(2)上部殼體中部設(shè)有一可動頭(1)、內(nèi)部設(shè)有骨架(6)、磁致伸縮材料(5)、永磁鐵(3)、(8)、彈簧(9)、輸出桿(11)、下部設(shè)有端蓋(10)、外部設(shè)有一接口(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動發(fā)生器，其特征在于骨架(6)中部設(shè)有磁致伸縮材料(5)、周邊繞有線圈(4)、上下對稱設(shè)有永磁鐵(3)、(8)，可動頭(1)一端伸入殼體(2)內(nèi)并與磁致伸縮材料(5)緊密接觸，一端伸出殼體(2)外，輸出桿(11)一端與磁致伸縮材料緊密接觸，一端伸出端蓋(10)外并與底座(12)連接，彈簧(9)設(shè)在端蓋(10)與輸出桿(11)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動發(fā)生器，其特征在于外殼(2)內(nèi)部結(jié)構(gòu)還可以是在外殼(2)內(nèi)設(shè)一絕緣套(13)其內(nèi)設(shè)置數(shù)層電致伸縮材料22)，電致伸縮材料(22)之間設(shè)有電極片(14)，絕緣套(13)下部設(shè)一絕緣塊(15)。
4.一種使用權(quán)利要求1所述的振動發(fā)生器來消除金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力的方法，其特征在于將金屬構(gòu)件(16)用彈性體(17)支撐于固定面(18)上，在金屬構(gòu)件(16)上設(shè)置一傳感器(19)，振動發(fā)生器(21)固定在金屬構(gòu)件(16)上方，振動發(fā)生器(21)上的外接口(7)接控制器(20)，傳感器(19)與控制器(20)連接，具體步驟是a、自檢控制器(20)啟動后，進(jìn)行自檢；b、初掃頻控制器(20)自檢后輸出交變信號帶動振動器(21)進(jìn)行頻率由高到低或由低到高的初掃頻，在恒定激振力作用下尋找金屬構(gòu)件(16)的固有頻率；c、確定參數(shù)傳感器(19)接受到這一振動量后，通過控制器(20)比較分析后，確定一個合適電流或電壓，在金屬構(gòu)件(16)產(chǎn)生共振時，控制器(20)將此時的振動參數(shù)存儲，經(jīng)比較計(jì)算后，確定最佳處理加工的參數(shù)；d、自動時效加工控制器(20)自動進(jìn)入對金屬構(gòu)件(16)處理加工階段，時效處理加工參數(shù)由控制器(20)自動控制；e、檢測對金屬構(gòu)件(16)處理完成后，控制器(20)再進(jìn)行一次掃頻，并由控制器(20)對此時的振動參數(shù)存儲；f、判定控制器自動(20)對(c)、(e)所存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析后，得出處理結(jié)果，并將該結(jié)果打印出來。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型振動發(fā)生器及使用該振動發(fā)生器消除金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力的方法,振動發(fā)生器,包括外殼、端蓋、底座,特點(diǎn)是在外殼上部殼體中部設(shè)有一可動頭、內(nèi)部設(shè)有骨架、磁致伸縮材料、永磁鐵、彈簧、輸出桿、下部設(shè)有端蓋、外部設(shè)有一接口,方法是控制器控制振動發(fā)生器產(chǎn)生振動,由傳感器將振動量傳回控制器進(jìn)行比較分析,控制器自動確定對金屬構(gòu)件的加工時間和加工參數(shù),從而實(shí)現(xiàn)對金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力的消除。本發(fā)明采用控制器控制整個加工過程,使結(jié)果準(zhǔn)確可靠,操作很方便,實(shí)現(xiàn)了智能化。
文檔編號B06B1/08GK1298771SQ0013689
公開日2001年6月13日 申請日期2000年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月22日
發(fā)明者郝俊山 申請人:甘肅天星稀土功能材料有限公司