[实用新型]用于汽车及轨道车辆铝合金焊接残余应力消除的换能器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种超声波换能器，特别是一种用于残余应力消除的超声波换能器。

背景技术

铝合金材料具有良好的耐腐蚀性能，目前大多数汽车及轨道车辆都采用铝合金材料作为车身材料，这样就存在铝合金材料在焊接时产生焊接残余应力的问题，如疲劳强度、腐蚀开裂、购件尺寸稳定性等，随着铝合金材料的大量普及应用，消除铝合金焊接产生的残余应力显得尤为重要。

目前常用的铝合金焊接残余应力的消除方法是热时效法、振动时效法、模冷压法等，但热时效法存在成本高、耗能大、周期长、劳动条件差等缺点，振动时效存在有效阵型少、应力消除不稳定等缺点，模冷压法存在实际操作中难以精确控制模压变形量等缺点。目前正逐步兴起新型应力消除方法，超声应力消除就是其中较为热门的一种。   

超声波冲击设备主要有超声波冲击抢和控制电源箱两部分组成，它的工作原理是控制电源驱动冲击枪枪头以每秒2万次以上的频率冲击金属物体表面，高频、高效和聚焦下的大能量使金属表层产生较大的压缩塑性变形。超声波冲击枪主要由超声波换能器和工具头组成，超声波换能器的主要作用是将电能转换为声能（振动），是超声冲击设备的核心部件。但是，目前超声冲击设备使用的换能器多为单频、且电声转换效率较低，限制了超声冲击设备的应用范围，现场应用条件也较为严苛，因此迫切需要研制出新型的超声冲击换能器。

发明内容

本实用新型提供一种用于汽车及轨道车辆铝合金焊接残余应力消除的换能器，以解决前超声冲击设备电声转换效率较低的问题。

本实用新型采取的技术方案是：前盖板、压电陶瓷片组一、连接盖板、压电陶瓷片组二，后盖板通过螺钉顺序固定连接，所述的压电陶瓷片组一和压电陶瓷片组二分别由4片圆环型压电陶瓷片组成，各相邻压电陶瓷片间有一个金属圆环片，该两组压电陶瓷片组的工作频率不同，所述前盖板、连接盖板为圆柱形，其连接盖板的直径大于前盖板的直径，后盖板为长圆柱形，其前端上与针状超声冲击头固定连接，所述前盖板、连接盖板和后盖板的材质均为铝合金，所述前盖板、压电陶瓷片组一、连接盖板、压电陶瓷片组二，后盖板均置于壳体内，针状超声冲击头工作端位于壳体外部。 

本实用新型的优点在于：结构新颖，换能器具有两组压电陶瓷片，两组的工作频率不同，可根据情况选择工作频率，复合式的换能器应用范围更为广泛。压电陶瓷片的内环出增加有金属圆盘，由压电陶瓷圆环和金属圆环片组成的换能器的共振频率高于具有相同外半径的压电陶瓷实心圆盘的共振频率，也高于具有相同外半径的压电陶瓷圆环的共振及反共振频率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型压电陶瓷片的结构示意图。

具体实施方式

前盖板1、压电陶瓷片组一3、连接盖板2、压电陶瓷片组二4，后盖板5通过螺钉8顺序固定连接，所述的压电陶瓷片组一3和压电陶瓷片组二4分别由4片圆环型压电陶瓷片10组成，各相邻压电陶瓷片间有一个金属圆环片9，该两组压电陶瓷片组的工作频率不同，所述前盖板1、连接盖板2为圆柱形，其连接盖板2的直径大于前盖板1的直径，后盖板5为长圆柱形，其前端上与针状超声冲击头6固定连接，所述前盖板1、连接盖板2和后盖板5的材质均为铝合金，所述前盖板1、压电陶瓷片组一3、连接盖板2、压电陶瓷片组二4，后盖板5均置于壳体7内，针状超声冲击头工作端位于壳体7外部。

工作时，选择档位1，在电源的激励下，压电陶瓷片组一3开始工作，压电陶瓷片组二4处于开路状态，此时，压电陶瓷片组一3将电能转化为振动能量，并将能量通过后盖板放大输送至针状超声冲击头6，将针状超声冲击头6放置在待应力消除的工件处，针状超声冲击头6高速振动带动工件振动，从而达到应力消除的目的； 选择档位2，在电源的激励下，压电陶瓷片组二4开始工作，压电陶瓷片组一3处于开路状态，此时，压电陶瓷片组二4将电能转化为振动能量，并将能量通过后盖板放大输送至针状超声冲击头6，将针状超声冲击头6放置在待应力消除的工件处，针状超声冲击头6高速振动带动工件振动，从而达到应力消除的目的。