一種適用於消除粉末壓制體應力的超聲振動時效裝置的製作方法

2023-05-19 06:15:52 5

本實用新型涉及應力消除技術領域，具體涉及一種適用於消除粉末壓制體應力的超聲振動時效裝置。

背景技術：

金屬構件經過焊接、鑄造、鍛造、機械加工等工藝過程，引起內部晶格形變，必然會產生殘餘應力，極大地降低構件的極限強度和疲勞強度，甚至會產生裂紋和脆性斷裂，而且在加工及使用中由於殘餘應力的鬆弛，使零件產生變形，大大地影響了構件的尺寸、位置精度和整機性能，降低這種內應力目前主要通過時效的方法；同樣的，粉末壓制體加工的過程中也會產生應力，由於，粉末壓制體與金屬構件的應力不同，所以，針對金屬構件的應力消除裝置未必能適應粉末壓制體，另外，由於粉末壓制體自身的特性，其往往具有多方向的應力。

技術實現要素：

針對如何消除粉末壓制體應力，本申請提供一種適用於消除粉末壓制體應力的超聲振動時效裝置，包括振動基架、振動平臺、多個超聲波換能器和信號發生器；

振動平臺水平設置于振動基架的頂部，多個超聲波換能器豎向陣列排布于振動基架內，且，多個超聲波換能器的輸出軸分別接觸至振動平臺的底面；

信號發生器用於分別向各個超聲波換能器提供激振頻率，並用於對各個超聲波換能器發射的超聲波的相位、頻率和幅度進行調控。

一種實施例中，超聲波換能器可拆卸安裝于振動基架內。

一種實施例中，超聲波換能器的類型為磁致伸縮換能器或壓電陶瓷換能器，且，磁致伸縮換能器可拆卸更換為壓電陶瓷換能器，或者，壓電陶瓷換能器可拆卸更換為磁致伸縮換能器。

一種實施例中，振動平臺的上表面設有用於安裝粉末壓制體的安裝孔陣列。

一種實施例中，還包括限位部，限位部包括限位支架和限位緩衝器，限位支架呈匸型；

限位支架的底邊框的自由端固定連接于振動基架的外側壁，限位支架的頂邊框位于振動平臺的上方；

限位緩衝器設置於限位支架的頂邊框的內壁，並與振動平臺的上下相對。

一種實施例中，還包括承載板，承載板固定設置于振動平臺的底部，超聲波換能器的輸出軸接觸至承載板的底面。

一種實施例中，信號發生器包括採樣電路、功率控制電路和相位控制電路；

採樣電路用於採集超聲波換能器輸入端的電壓和電流；

功率控制電路用於控制電壓或電流以控制超聲波換能器輸出穩定功率；

相位控制電路用於對電壓和電流的相位進行調整以控制超聲波換能器工作於諧振頻率點。

一種實施例中，信號發生器還包括頻率調製電路，頻率調製電路用於將激振頻率調製成高頻和低頻相間的激振頻率。

依據上述實施例的超聲振動時效裝置，由於將多個超聲波換能器陣列排布于振動基架內，信號發生器分別向各個超聲波換能器提供激振頻率，超聲波換能器通過振動平臺對粉末壓制體進行超聲振動，通過陣列式振動能消除粉末壓制體多個方向的應力，而且，通過對超聲波的相位、頻率和幅度進行調控，能對不同方向的應力具有針對性的消除。

進一步，能針對粉末壓制體的不同類型，選擇與其相適應的超聲波換能器，如，由原來的磁致伸縮換能器可拆卸更換為壓電陶瓷換能器，或者，由原來的壓電陶瓷換能器可拆卸更換為磁致伸縮換能器，以解決現有超聲振動時效裝置功能單一的問題。

進一步，通過對超聲波換能器的電壓或電流進行控制，以使其輸出穩定功率，同時，還對其電壓和電流進行相位控制，以使其始終工作於諧振頻率點。

進一步，通過對超聲波換能器的激振頻率調製成高頻和低頻相間，使超聲波換能器能從宏觀和微觀上對粉末壓制體進行應力消除。

附圖說明

圖1為超聲振動時效裝置示意圖；

圖2為振動平臺結構示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。

本例提供一種適用於消除粉末壓制體應力的超聲振動時效裝置，其結構圖如圖1所示，包括振動基架1、振動平臺2、多個超聲波換能器3和信號發生器4。

其中，振動平臺2通過連接板5水平設置于振動基架1的頂部，多個超聲波換能器3豎向陣列排布于振動基架1內，且各個超聲波換能器3的輸出軸分別接觸至振動平臺2的底面。

具體的，振動基架1相對的內側壁上分別設有固定支架11，通過螺栓12將法蘭盤13分別與固定支架11固定連接，超聲波換能器3可拆卸連接於法蘭盤12，且，多個超聲波換能器3陣列排布於法蘭盤13；本例的超聲波換能器3的類型為磁致伸縮換能器或壓電陶瓷換能器，可根據粉末壓制體的類型選擇超聲波換能器3的類型，如，可由原來的磁致伸縮換能器拆卸更換為壓電陶瓷換能器，或者，由原來的壓電陶瓷換能器可拆卸更換為磁致伸縮換能器，即，本例的超聲振動時效裝置可根據粉末壓制體的工況、工件的變化，選擇振動特性和電學特性不同的壓電陶瓷換能器或磁致伸縮換能器，與現有的超聲振動時效裝置功能單一相比，本例的超聲振動時效裝置能根據粉末壓制體的類型更換相應的超聲波換能器3，因此，本例的超聲振動時效裝置具有功能多樣性。

進一步，為了針對粉末壓制體的應力位置時行定位振動，如圖2所示，本例的振動平臺2的上表面設有用於安裝粉末壓制體的安裝孔陣列21，將固定有粉末壓制體的夾具通過安裝孔陣列21安裝于振動平臺2上，且粉末壓制體的應力位置與振動平臺2固定接觸，夾具固定後，粉末壓制體的定位方向與超聲振動方向成一固定角度，再對粉末壓制體進行超聲激勵振動。

進一步，當振動平臺2被振動時，為了限制振動平臺2的振動幅度，本例還包括限位部，限位部包括限位支架6和限位緩衝器7，限位支架6呈匸型，限位支架6的底邊框的自由端固定連接于振動基架1的外側壁，且限位支架6的頂邊框位于振動平臺2的上方，限位緩衝器7設置於限位支架6的頂邊框的內壁，並與振動平臺上下相對，具體的，限位緩衝器7具有彈性，其下表面與連接板5的上表面接觸，當振動平臺2被振動時，振動平臺2帶動連接板5振動，限位緩衝器7對連接板5進行緩衝限位，達到對振動平臺2進行限位的目的。

進一步，本例還包括承載板8，承載板8固定設置于振動平臺2的底部，超聲波換能器3的輸出軸接觸至承載板8的底面，通過超聲波換能器3對承載板8進行超聲振動，並由承載板8將振動能量傳輸至振動平臺2。

進一步，為了使超聲波換能器3輸出穩定功率，本例的信號發生器4包括採樣電路41和功率控制電路42，採樣電路41用於採集超聲波換能器3輸入端的電壓和電流；功率控制電路42用於控制電壓或電流以控制超聲波換能器3輸出穩定功率，功率控制電路42可以為PI閉環控制，將採集的電壓或電流作為PI閉環控制的反饋電壓或電流，通過對電壓或電流進行PI調解，以使超聲波換能器3輸出穩定功率，功率控制電路42也可以是現有的常規的功率控制電路，只要能達到控制超聲波換能器3輸出穩定功率的目的即可。

進一步，為了使超聲波換能器3工作在其諧振頻率點上，進而產生穩定的振動，本例的信號發生器還包括相位控制電路43，相位控制電路43用於對採樣電路41採集的電壓和電流的相位進行調整以控制超聲波換能器3工作於諧振頻率點，具體的，相位控制電路43可以是PI閉環控制，相位控制電路43通過檢測電壓和電流的相位，並將該相位差作為PI閉環控制的反饋信號，對電壓和電流的相位進行調解，使電壓和電流的相位相同，進而，可使超聲波換能器3產生諧振，即工作在諧振頻率點。

進一步，為了對粉末壓制體的應力進行宏觀和微觀消除，本例的信號發生器還包括頻率調製電路44，頻率調製電路44用於將激振頻率調製成高頻和低頻相間的激振頻率，使得超聲波換能器3根據高頻和低頻相間的激振頻率產生相應的振動，達到宏觀和微觀控制的目的；具體的，由於粉末壓制體隨著應力的改變其諧振頻率隨之改變，振動時效裝置的諧振頻率也會發生偏移，導致超聲波換能器3輸出效率降低，損耗增大，輸出功率減小；因此，利用功率輸出反饋調製頻率的頻率調製電路44，實時讀取輸出功率數據，在輸出功率低於一定允許範圍時，調節功放的輸出頻率，以適應負載動態變化，跟蹤作用粉末壓制體的諧振頻率。

以上應用了具體個例對本實用新型進行闡述，只是用於幫助理解本實用新型，並不用以限制本實用新型。對於本實用新型所屬技術領域的技術人員，依據本實用新型的思想，還可以做出若干簡單推演、變形或替換。