[发明专利]一种超声波消减焊接应力装置

说明书

本发明公开了一种超声波消减焊接应力装置，涉及消除焊接应力装置技术领域，包括机架，机架两端纵向设有滑辊，所述滑辊之间横向设有两组滚珠丝杆直线滑台，所述滑台上连接有盒体，所述盒体上设有滑动腔，所述滑动腔内均设有顶杆，所述顶杆前端设有冲击头，所述顶杆内装有超声波振动装置，所述顶杆尾部连接有杆帽，所述盒体朝内一侧固定连接有限位板，所述限位板上开有圆孔，所述盒体朝外一侧固定连接有封盖，所述封盖内侧设有距离传感器，所述滑动腔内设有推顶组件，所述推顶组件将顶杆推出盒体。该装置实现智能化进行超声波震动消减应力，速度更快，震动力更均匀，节约人力和时间，优化了除应力效果。

技术领域

本发明涉及消除焊接应力装置技术领域，尤其是一种超声波消减焊接应力装置。

背景技术

焊接过程中焊件受到的不均匀局部加热和冷却是导致焊接应力和变形产生的根本原因。

型材焊接加热时，焊缝区温度最高，其余区域的温度随距焊缝长度的增加而降低。热胀冷缩是普遍的物理现象，金属由于各部分加热温度不同，所以单位长度的胀缩量也不相同，即受热时按温度分布的不同，焊缝各处应有不同的伸长量。由于型材是一个整体，各部分的伸长必须相互协调，不可能各处都能实现自由伸长，最终型材整体只能协调伸长。

因此，被加热到高温的焊缝区金属因其自由伸长量受到两侧低温金属自由伸长量的限制而承受压应力，当压应力超过屈服点时产生压缩塑性变形，使型材整体达到平衡。同时，焊缝区以外的金属则需承受拉应力，所以整个型材存在着相互平衡的压应力和拉应力。这种室温下保留下来的焊接应力和变形，称为焊接残余应力和变形。

在焊接结构生产中，焊接应力和焊接变形一般是同时存在且相互制约的。当结构的刚度较小，焊接过程中能够比较自由地膨胀和收缩时，则焊接应力较小而变形较大；反之，则变形较小而焊接应力较大。

现有去除焊接应力的方式主要有预留收缩变形量、反变形法、刚性固定法、选择合理的焊接顺序、锤击焊缝法、加热“减应区”法、焊前预热和焊后缓冷，其中锤击焊缝法是在焊缝的冷却过程中，用圆头小锤均匀迅速地锤击焊缝，使金属产生塑性延伸变形，抵消一部分焊接收缩变形，从而减小焊接应力和变形。

超声冲击技术是一种高效的消除部件表面或焊缝区有害残余拉应力、引进有益压应力的方法，超声冲击设备利用大功率的能量推动冲击枪以每秒约2万次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，同时超声冲击改变了原有的应力场，产生有益的压应力，高能量冲击下金属表面温度极速升高又迅速冷却，使作用区表层金属组织发生变化，冲击部位得以强化。

现有的超声波冲击装置一般只有单一的冲击头，处理焊缝需要较长时间，尤其是处理焊接多面体焊缝，操作较为繁琐，费时费力，而且冲击的均匀度也很难得到保证。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种超声波消减焊接应力装置，包括机架，机架两端纵向设有滑辊，所述滑辊之间横向设有两组滚珠丝杆直线滑台，所述两组滚珠丝杆直线滑台相对设置，所述每组滑台上固定连接有盒体，所述盒体相对设置，所述每个盒体上设有呈矩阵排列的滑动腔，所述滑动腔为圆柱形，所述滑动腔内均设有圆柱形的顶杆，所述顶杆前端设有可伸缩的冲击头，所述顶杆内装有超声波振动装置，所述冲击头与超声波振动装置固定连接，所述顶杆尾部固定连接有圆柱形的杆帽，所述杆帽的直径大于顶杆，所述杆帽与滑动腔滑动连接，所述盒体朝内一侧固定连接有限位板，所述限位板上开有呈矩阵排列的圆孔，所述顶杆通过圆孔与限位板滑动连接，所述盒体朝外一侧固定连接有封盖，所述封盖内侧设有呈矩阵排列的距离传感器，所述距离传感器位置与滑动腔对齐，所述滑动腔内设有推顶组件，所述推顶组件将顶杆推出盒体。

进一步地，所述滚珠丝杆直线滑台为双轨滑台。

进一步地，所述滚珠丝杆直线滑台外端连接有驱动电机。

进一步地，所述盒体为方形。