[发明专利]残余应力消除装置

说明书

本发明涉及一种残余应力消除装置，用于消除工件上的残余应力，包括：处理槽与超声波机构，所述超声波机构与所述处理槽固定连接；所述处理槽用于容纳液体介质与工件，所述工件浸入所述液体介质中且不与所述处理槽的槽壁相接触；所述超声波机构包括超声波发生器、换能器和声波辐射头，所述超声波发生器与所述换能器电连接；所述声波辐射头与所述换能器连接，并作用于所述处理槽内的所述液体介质，提供消除残余应力所需的超声波振动。本发明利用超声波可以在液体中传播的特性，使浸入在液体中工件达到超声频振动，获得激振动力促使材料内部发生微观塑性变形，实现工件整体残余应力得到释放，无需与工件连接，对工件的表面和内部结构无破坏影响。

技术领域

本发明涉及超声波振动领域，特别是涉及残余应力消除装置。

背景技术

金属构件经过焊接、铸造、锻造、机械加工等工艺过程，引起内部晶格形变，必然会产生残余应力，极大地降低构件的极限强度和疲劳强度，甚至会产生裂纹和脆性断裂，而且在加工及使用中由于残余应力的松弛，使零件产生变形，大大地影响了构件的尺寸、位置精度和整机性能。降低这种内应力目前主要通过时效的方法。时效处理工艺目前已广泛应用于造船、冶金、机床、矿山、化工、电力等各行业，并收到了显著的经济效益。

在对材料进行加工制造过程中，表面和内部产生残余应力是不可避免的，残余应力的产生会引起工件的脆性断裂、疲劳破坏和应力腐蚀等诸多问题。目前消除残余应力的主要方法有自然时效、热时效和振动时效，虽然已广泛应用于船舶、汽车、冶金、化工、电力等各行业。

其中，超声振动时效是将工件与变幅杆通过螺栓或焊接的方式相接，利用超声激振装置产生激振力，使工件内部发生微观塑性变形，即残余应力得以释放。但该技术需要工件与变幅杆通过螺栓或焊接方式相接，而且对工件接触面的粗糙度、尺寸和位置有较高要求，适用范围小。

发明内容

基于此，有必要针对超声振动时效对工件接触面的粗糙度、尺寸和位置要求较多，适用范围小的问题，提供一种残余应力消除装置。

一种残余应力消除装置，用于消除工件上的残余应力，包括：处理槽与超声波机构，所述超声波机构与所述处理槽固定连接；

所述处理槽用于容纳液体介质与工件，所述工件浸入所述液体介质中且不与所述处理槽的槽壁相接触；

所述超声波机构包括超声波发生器、换能器和声波辐射头，所述超声波发生器与所述换能器电连接；所述声波辐射头与所述换能器连接，并作用于所述处理槽内的所述液体介质，提供消除残余应力所需的超声波振动。

在其中一个实施例中，所述换能器安装于所述处理槽的侧壁上，所述声波辐射头安装于所述换能器上，且所述超声辐射头末端抵接于槽壁。

在其中一个实施例中，所述超声波机构还包括变幅杆，所述变幅杆一端与所述换能器连接，另一端与所述声波辐射头固定连接。

在其中一个实施例中，所述换能器安装于所述处理槽上部，所述处理槽上部开设有开口，所述变幅杆一端与所述换能器连接，另一端延所述开口伸入所述处理槽内。

在其中一个实施例中，所述换能器安装于所述处理槽的侧壁上，所述处理槽的侧壁开设有开口，所述变幅杆一端与所述换能器连接，另一端延所述开口伸入所述处理槽内。

在其中一个实施例中，所述变幅杆与所述声波辐射头螺纹连接。

在其中一个实施例中，所述处理槽还包括固定支架和槽盖，所述槽盖覆盖所述处理槽的槽口，所述固定支架安装于所述槽盖上，所述工件悬挂于所述固定支架下方。

在其中一个实施例中，所述超声波机构与所述处理槽连接处设置有防止液体介质流出的密封件。

在其中一个实施例中，所述密封件为法兰。

在其中一个实施例中，还包括压力装置，所述压力装置与所述处理槽连接，调节所述处理槽内部的压力。