[发明专利]一种热振复合应力均化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种热振复合应力均化装置，它包括振动时效系统（振动平台、激振器、加紧装置、振动平台、拾振器、胶垫和控制器等）和热时效系统（加热内胆、外罩、热电偶、耐热风扇和控制器等）的设计，以及两者之间结合方式的探讨和选择，本发明属于机械类具体设计生产和应用的技术领域。

背景技术

制造业是一个国家的支柱产业，制造技术更是各种高科技产业赖以生存和发展的技术支撑。航空制造业作为制造业的一个重要分支，近年来得到了迅速的发展。现代飞机的制造对性能要求越来越高，飞机的结构设计也发生了较大的变化。从零件结构上看，为了减轻重量，整体结构件构件在制造过程中得到了尽可能多的应用。但整体结构件的加工过程中存在着变形的问题，整体框，梁和接头在数控加工后和加工过程中都存在不同程度的变形；在对薄壁，侧壁与腹板等位置加工时，切削会使其发生局部的加工变形。加工变形是多家航空企业面临的难题，因此引起了国内外学者的研究热潮。除了在加工过程中对工件，刀具和走刀方式进行改进的办法，各国学者对残余应力均化也做了研究。实验表明，经过应力均化的结构件变形要远小于没有经过应力均化的结构件。目前，生产实际中应力均化基本上是采用下列方法:（1）自然时效、（2）振动时效、（3）热处理时效。自然时效周期长，生产率低；热时效和振动时效应用广泛，但是各有局限，因此可以使用热振复合时效完成。目前残余应力均化的研究和应用绝大多数是针对碳钢结构，对铝合金，不锈钢的应用较少，而近年来这些新型结构材料使用越来越多，所以对这些材料的残余应力均化也成为了一个重要的研究课题。市面上热时效装置和振动时效装置研制较多，但热振复合应力均化装置还未有设计，因此本发明提供的一种热振复合应力均化装置。

发明内容

1、目的：本发明是基于上述背景，提供的一种热振复合应力均化装置，主要面向7075铝合金和钛合金，实现热力与振动相复合的均化功能，预期均化的效果将会更加显著。装置振动平台的频率区间为200～300Hz，加热温度为50～400℃，适应于小型工件的残余应力均化。本文也包括工件应力均化的一般流程分析，包括对时效前残余应力分布情况的判断，形位精度要求，以及今后的工作载荷和可能失效的原因，制订合理的振动时效工艺，确定时效路线及重点时效部位，从而实现应力均化。

2、技术方案：

本发明一种热振复合应力均化装置，它由振动时效系统A和热时效系统B构成。它们之间的位置连接关系是：热时效系统B的外罩13将振动时效系统A大部分包容其内，热时效系统B的内胆12罩在振动时效系统A的振动平台4之上，内胆12底部与地面接触，其四个侧壁中，通过调整三个内壁至振动平台4轮廓相等距离来定位内胆12与振动平台4的相对位置。具体可参见图1。

所述振动时效系统A包括：激振器1、压紧支架2、压紧螺栓3、振动平台4、垫铁5、胶垫6、拾振器7、控制器8和数据采集仪9。它们之间的位置连接关系是：压紧螺栓3与压紧支架2的螺纹孔配合组成压紧装置，使用两套压紧装置对称地将激振器1的固定板压紧在振动平台4上，激振器1的固定板和振动平台之间加垫隔热板或隔热毡进行隔热；振动平台4的下端面通过胶垫6支撑在垫铁5上；拾振器7与振动平台4的一端采用螺纹或者磁性固定，拾振器7的数据连线接口插头一端与拾振器相连接，穿过振动平台的下端通孔以及热时效系统B的内胆12和外罩13的通孔并伸出，其另外一端和数据采集仪9连接；数据采集仪9和控制器8通过网线连接；控制器8和激振器1通过数据线连接。具体可参见图2。

该激振器1是型号为JZ01-01供振动时效专用永磁电机，外形为圆柱体底部外伸两个固定板。主要功能接受控制器8的信号进行激振。

该压紧支架2为U型铸铁件，其中一个上臂开有螺纹孔，以便与压紧螺栓3配合将激振器1与振动平台4压紧。

该压紧螺栓3为公称直径为25mm的螺栓。主要功能是与压紧支架2配合将激振器1与振动平台4压紧。

该振动平台4为长方体金属板，平台上开有若干个螺纹孔，用来将需要应力均化的工件通过螺栓固定在振动平台上，并且在平台一端将拾振器7固定连接。其主要功能是保证工件随着振动平台的振动产生共振，从而实现应力均化。

该垫铁5为上面开有若干等距离切槽的长方体金属板。主要功能是一方面和胶垫6一起固定振动平台4，另一方面是减少由于振动平台4的振动产生的噪音，使胶垫6不与地面直接接触。

该胶垫6为圆盘形高温橡胶，其支撑点根据振动实际情况设置在振型的节线处。主要功能是支撑振动平台4，以便实现振动时效所需振型。