一种磁振复合消减残余应力装置的制作方法

1.本发明涉及残余应力消除技术领域，尤其涉及一种磁振复合消减残余应力装置。


背景技术：

2.目前，工程中通常采用自然时效、热时效等传统方法降低残余应力。其中，自然时效(nsr)简单易行，但是时效周期过长、效率低，不能满足快速生产的需要；热时效(tsr)作为目前应用最广泛的传统处理方法，具有良好的时效效果，但需消耗大量能源，还会造成氧化、脱碳等缺陷。在日益完善的振动理论和测试技术的影响下，通过振动处理消除残余应力的方法，也称为振动时效(vibratory stress relief，简称vsr)技术，正逐步代替自然时效和热时效。
3.电磁时效技术是最近新兴的消减残余应力的方法，研究发现适当强度的磁处理也可消减钢板的残余应力，且消减效果明显高效。如何提供一种使用了电磁时效技术的磁振复合消减残余应力装置，是本技术要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种磁振复合消减残余应力装置，用于解决现有自然时效时效周期过长、效率低，不能满足快速生产的需要；热时效需消耗大量能源，还会造成氧化、脱碳等缺陷的技术问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.提供一种磁振复合消减残余应力装置，包括电磁振动装置、振动时效装置以及电磁时效装置；所述振动时效装置扣装在所述电磁振动装置上，所述电磁时效装置安装在所述振动时效装置上，待测样本安装在所述振动时效装置上，所述振动时效装置为所述待测样本提供拉力，所述待测样本在所述振动时效装置拉力作用下发生形变，所述电磁振动装置以及所述电磁时效装置分别为所述待测样本提供动应力以及变化的磁场。
7.本发明提供的磁振复合消减残余应力装置通过安装在振动实验台上的激振头传递动应力，以及电磁时效装置施加变化的磁场使得金属构件产生磁致伸缩效应，当构件的残余应力、动应力、施加的张力与电磁力之和大于材料的屈服强度时，构件的高应力区会发生塑性屈服，从而达到残余应力的减少与均化，相对于单独的振动时效、电磁时效工艺产生的消减效果要好，且并不是两者简单的效果相加效果，即产生了“1 1》2”的效果。上述磁振复合消减残余应力装置结构简单，使用方便，对残余应力的消减效果明显高效，具有很高的实用性。
附图说明
8.通过以下的说明，其它和更多的目的和优点将变得明显。附图旨在展示本发明的多种形式中的示例。不能将附图看作是展示了本发明可以作出的和可采用的所有方式的限制。毫无疑问，可以对本发明的各种部件进行改变和替换。本发明同样在于所介绍元件的子
组合和子系统，并且在于使用它们的方法。
9.在附图中：
10.图1为本发明实施例中磁振复合消减残余应力装置的结构示意图；
11.图2为图1中电磁振动装置的结构示意图；
12.图3为图1中振动时效装置的结构示意图；
13.图4为电磁振动装置与振动时效装置的组合示意图；
14.图5为电磁时效装置的结构示意图；
15.图6为电磁励磁装置与安装板的组合示意图。
16.附图标记：
17.110-电磁振动装置、111-振动试验台、112-激振头、120-振动时效装置、121-振动时效支架、122-滑动横梁、123-液压缸、124-条形孔、130-电磁时效装置、131-电磁支架、132-电磁励磁装置、133-安装板、134-支撑座、140-待测样本。
具体实施方式
18.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
19.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
20.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
21.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.在现有消减残余应力时效技术中，主要有以下缺点：
24.1、针对的工件尺寸局限，对中小型零部件与钢板类等柔性体的装夹并不友好。
25.2、对中小型零部件与钢板类等柔性体不能达到很好的残余应力消减效果。
26.针对以上缺点，本发明专门设计了对中小型零部件的装夹方式，以及采用对钢板等柔性体施加张力的方式进行磁振复合时效处理。
27.当前消减残余应力时效技术与装置对中小型零部件与钢板类等柔性体残余应力
消减效果并不明显，本发明基于振动时效机理与磁致振动原理提供一种磁振复合消减残余应力装置及方法，提升了时效消减中小型零部件与钢板类等柔性体残余应力的效果，特别是对具有强磁性的金属材料，消减残余应力效果尤为明显。
28.详见图1至图6所示，本发明提供的磁振复合消减残余应力装置，包括电磁振动装置110、振动时效装置120以及电磁时效装置130；振动时效装置120扣装在电磁振动装置110上，电磁时效装置130安装在振动时效装置120上，待测样本140安装在振动时效装置120上，振动时效装置120为待测样本140提供拉力，待测样本140在振动时效装置120拉力作用下发生形变，电磁振动装置110以及电磁时效装置130分别为待测样本140提供动应力以及变化的磁场。
29.在具体实施时：
30.在实际应用中，使用者首先根据试样的尺寸大小手动调节滑动台，手动调节液压顶杆对待测样本140施加一定的张力，激振头112通过螺纹连接安装到振动实验台上，通过螺栓连接将电磁支架131安装在振动支架上方，设置好以后启动振动实验台与电磁激励装置，此时，试样受到来自激振头112的激励与电磁激励装置的激励，实现试样在受到拉力形变的方式下进行磁振复合时效实验。
31.本发明提供的磁振复合消减残余应力装置通过安装在振动实验台上的激振头112传递动应力，以及电磁时效装置130施加变化的磁场使得金属构件产生磁致伸缩效应，当构件的残余应力、动应力、施加的张力与电磁力之和大于材料的屈服强度时，构件的高应力区会发生塑性屈服，从而达到残余应力的减少与均化，相对于单独的振动时效、电磁时效工艺产生的消减效果要好，且并不是两者简单的效果相加效果，即产生了“1 1》2”的效果。上述磁振复合消减残余应力装置结构简单，使用方便，对残余应力的消减效果明显高效，具有很高的实用性。
32.作为一种可实施方式，电磁振动装置110包括振动试验台111以及激振头112；激振头112安装在振动试验台111上，激振头112朝向待测样本140。
33.振动试验台111可以为外购件，在振动试验台111朝向待测样本140一侧的中部位置设置了螺纹孔，激振头112采用螺纹的形式安装在振动试验台111上，拆卸、安装以及维护更加的方便，激振头112朝向待测样本140，能够更好的为待测样本140提供动应力。
34.作为一种可实施方式，激振头112为两个，两个激振头112按照待测样本140的拉伸方向设置。
35.两个激振头112在振动试验台111上沿待测样本140拉伸方向设置，能够更好的为待测样本140提供全方位的动应力，确保对残余应力去除的效果。
36.作为一种可实施方式，振动时效装置120包括振动时效支架121、滑动台以及拉伸装置；振动时效支架121为两个，两个振动时效支架121对称设置，滑动台的两端滑动式安装在对应振动时效支架121上，拉伸装置安装在滑动台上，待测样本140安装在拉伸装置上，安装后待测样本140所在平面与电磁振动装置110所在平面平行。
37.振动时效支架121采用对称的形式设置，保证了装置整体的结构性，对中小型零部件与钢板类等柔性体的装夹装置(即振动支架、滑台)；通过拉伸装置可以对待测样本140施加一定的张力，起到对待测样本140施加形变的作用，由钢制材料支撑的振动时效支架121、滑动台等，提高了装置整体的结构稳定性，待测样本140为钢制材料，待测样本140所在平面
与电磁振动装置110所在平面平行，保证了激振头112对待测样本140提供动应力的效果。
38.作为一种可实施方式，滑动台包括两根滑动横梁122，两个振动时效支架121对应的位置均设置有条形孔124，两根滑动横梁122的两端通过滑块滑动式安装在对应的条形孔124内，拉伸装置安装在两根滑动横梁122上。
39.滑动台的两根滑动横梁122与振动时效支架121采用滑动的形式连接，使得滑动横梁122能够沿条形孔124方向在振动时效支架121上滑动，能够更好的与拉伸装置相配合，对待测样本140提供张力，使待测样本140发生形变。
40.作为一种可实施方式，拉伸装置包括两个液压缸123；两根滑动横梁122平行设置，两个液压缸123的两端分别安装在对应的滑动横梁122上。
41.液压缸123的两端安装在对应的滑动横梁122上，液压缸123伸出时，会带动滑动横梁122在条形孔124内，沿条形孔124向外侧运动，对安装在两根滑动横梁122上的待测样本140进行拉伸。进一步的，待测样本140采用螺栓的形式安装在滑动横梁122上，安装稳定，拆卸也方便。更进一步的，两个液压缸123在滑动横梁122上平行安装，液压缸123的伸出方向与滑动横梁122的长度方向相垂直，能够以最小的运动距离，取得最大程度的待测样本140形变，节约了能效。再进一步的，为了方便对液压缸123的安装，在两根滑动横梁122上还会设置对应的安装座，以实现对液压缸123两端的安装。
42.作为一种可实施方式，电磁时效装置130包括电磁支架131以及电磁励磁装置132；电磁励磁装置132安装在电磁支架131朝向待测样本140的一侧。
43.电磁励磁装置132朝向待测样本140一侧，能够更好的为待测样本140提供变化的磁场，以便与激振头112传递的动应力相配合，使得金属构件产生磁致伸缩效应。
44.作为一种可实施方式，电磁支架131还包括支撑座134以及安装板133；支撑座134为多个，多个支撑座134安装在电磁支架131朝向振动时效装置120的一侧；电磁支架131的中部设置有通孔，电磁励磁装置132安装在安装板133上，安装板133安装在电磁支架131上，电磁励磁装置132穿过通孔。
45.支撑座134的设置，方便了对电磁支架131与振动时效支架121间的安装，同时，也保证了电磁励磁装置132与待测样本140间具有一定的间隔，以便电磁励磁装置132于待测样本140间磁场的传递。安装板133以及通孔的设置，则方便了对电磁励磁装置132的安装，也保证了电磁励磁装置132于待测样本140间磁场的传递。
46.作为一种可实施方式，电磁励磁装置132为两个，两个电磁励磁装置132沿待测样本140的拉伸方向设置，并与激振头112相对设置。进一步的，电磁励磁装置132包括金属芯以及线圈；线圈安装在金属芯的外侧，线圈外接电源。
47.两个电磁励磁装置132沿待测样本140的拉伸方向设置，能够更好的与激振头112相对应，在待测样本140相同位置的上下两侧同时提供动应力以及变化的磁场。
48.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
49.这样，已经展示和介绍了新颖的“磁振复合消减残余应力装置”。当然，可以对上述说明进行各种改变和替换，而所有这些改变和替换都在本发明的精神和范围内。因此，除了附加的权利要求及其等同物之外，本发明不应受到限制。