CN109371225A - 一种用于自动超声冲击消除焊接残余应力机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于自动超声冲击消除焊接残余应力机，包括车体和弹簧钢板，车体上设有驱动器和横移支架，所述横移支架下方设有横移滑块，在车体上设有与横移滑块配对的横移导轨，在横移支架上设有横移螺母，在车体上设有横移丝杆，横移螺母套在横移丝杆上，通过转动横移丝杆带动横移支架移动；所述车体上设有输出轴，输出轴上设有驱动齿轮，驱动齿轮与驱动器连接，通过驱动器驱动驱动齿轮转动，在车体下方设有两对卡边器，车体通过卡边器卡在弹簧钢板上，在弹簧钢板上设有一定孔距的矩形孔，弹簧钢板放置在若干对永磁铁上，永磁铁上装有开关；所述横移支架上安装有偏摆器，偏摆器上安装有减震器，在减震器上安装有冲击枪。

Description

一种用于自动超声冲击消除焊接残余应力机

技术领域

本发明涉及一种用于自动超声冲击消除焊接残余应力机，属于焊接领域。

背景技术

金属材料在采用各种焊接焊接方法焊接之后，焊缝容易产生较大的焊接残余应力，尤其会在焊缝表面产生较大的拉应力，如果不采取技术手段消除或者降低这部分残余应力，在焊缝服役时容易产生表面裂纹甚至发生断裂，尤其是高强钢、高碳钢或者大厚板，复杂焊接接头的缝最容易发生由于焊缝表面残余应力引起的裂纹或者断裂。传统的消除焊接残余应力的方法是在允许的情况下采用去应力退火，可以很大程度或者完全消除焊缝的残余应力，但是在实际生产中不是所有的焊接结构都可以采取去应力退火的方法。超声波焊接应力消除设备法是国外较流行的焊后处理方法，超声波焊接应力消除设备的基本原理就是利用大功率超声波推动冲击工具以每秒二万次以上的频率冲击金属物体表面，由于超声波的高频、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；同时超声波焊接应力消除设备波改变了原有的应力场，产生一定数值的压应力；并使被冲击部位得以强化，表面局部强化和消除残余应力的方法。该方法首先在前苏联的乌克兰延生，于二十世纪六十年代在美国得到迅速发展，公认为是提高焊接结构疲劳性能最有效的方法，并在发达国家迅速得以推广应用，超声波焊接应力消除设备装置作为焊后处理设备，它能同时改善影响焊缝质量的多个因素，如应力、缺陷、焊趾几何形状、表面强化等几个方面，所以对提高焊接接头的疲劳性能有事半功倍的效果，可使处理后的焊接接头的疲劳强度提高50％-120％，疲劳寿命延长5—100倍。由于采用超声波焊接应力消除设备处理后，省去了传统的打磨及去渣工序，节约了劳动时间20％，降低了劳动强度，提高了生产效率。同时，该方法也广泛地应用于以下三个方面：(1)对金属零件表面进行强化处理，以提高零件的表面质量和疲劳寿命；(2)调节应力场，减少焊接变形，保证工件的尺寸稳定性；(3)对机械零件局部焊接修复部位进行消除焊接应力的处理。现在该方法在国外机械制造工程中，特别是对疲劳性能有较高要求和要求消除残余应力的焊接结构工程中已普遍使用。

超声冲击消除焊接残余应力设备一般由两部分组成，电源和冲击枪，两者通过电源线连接，使用时人工手持冲击枪，对焊缝冲击，由于冲击枪质量比较大，且冲击时存在震动，长时间工作时非常消耗工人体力。目前大型钢结构生产中经常存在大量的高强钢大厚板焊接接头，比如核电工程中的外围防撞安全壳，大型压力容器等，这些钢结构中存在大量大长度平直或者规则焊缝，这些焊缝如果采用传统超声冲击消除焊接残余应力机来消除焊接应力，必定是一项耗时费力的工程，需要大量人力来处理，而对于大量的平直或者弯曲半径较大的焊缝来讲比较容易实现机械化、自动化焊接，同时也可以实现机械化、自动化超声冲击消除焊接残余应力。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于自动超声冲击消除焊接残余应力机，结构简单，安装拆卸便捷，使用简单，运行效率高，消除焊接残余应力的效果均匀。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的用于自动超声冲击消除焊接残余应力机，包括车体和弹簧钢板，所述车体为U型状，车体上设有驱动器和横移支架，所述横移支架下方设有横移滑块，在车体上设有与横移滑块配对的横移导轨，在横移支架上设有横移螺母，在车体上设有横移丝杆，横移螺母套在横移丝杆上，通过转动横移丝杆带动横移支架移动；所述车体上设有输出轴，输出轴上设有驱动齿轮，驱动齿轮与驱动器连接，通过驱动器驱动驱动齿轮转动，在车体下方设有两对卡边器，车体通过卡边器卡在弹簧钢板上，在弹簧钢板上设有一定孔距的矩形孔，弹簧钢板放置在若干对永磁铁上，永磁铁上装有开关，开关闭合，永磁铁磁力输出，吸住钢板，开关断开，磁力消失；所述横移支架上安装有偏摆器，偏摆器上安装有减震器，在减震器上安装有冲击枪。

作为优选，所述驱动器包含电机、本体框架和驱动齿轮，本体框架安装在车体上，所述电机与减速器连接，减速器的前端与输入齿轮连接，输入齿轮与离合器齿轮啮合，离合器齿轮套在离合器主轴上，离合器主轴安装在本体框架内，在离合器主轴上安装有一对弹簧套，在两个弹簧套之间设有弹簧，在本体框架上安装有支撑柱，支撑柱上安装有可转动的转动手柄，转动手柄上安装有离合器拨叉，离合器拨叉的一端套在离合器齿轮上，通过转动转动手柄带动离合器齿轮在离合器主轴上移动，所述离合器主轴一端伸出主体框架外并安装有输出小锥齿轮，在主体框架外安装有一对安装板，在两个安装板之间设有输出轴，在输出轴上套有输出大锥齿轮和驱动齿轮，驱动齿轮和输出大锥齿轮紧密贴合，输出小锥齿轮与输出大锥齿轮啮合，输出大锥齿轮带动输出轴转动，输出轴带动驱动齿轮转动。

作为优选，所述偏摆器包括U型框架和外框，所述U型框架包含长边和短边，外框安装在短边上，在外框中安装有偏转轴，偏转轴的两端通过轴承分别安装在长边和短边上，偏转轴上设有平面，在平面上安装有减震器，在外框中安装有蜗轮，蜗轮套在偏转轴上，外框上还设有转轴，转轴通过轴承安装在外框上，转轴上套有第一蜗杆和第二蜗杆，第一蜗杆和第二蜗杆均与蜗轮啮合；通过转动转轴，带动转轴带动第一蜗杆和第二蜗杆转动，第二蜗杆和第二蜗杆转动带动蜗轮转动，从而带动偏转轴转动，偏转轴转动带动减震器转动。

作为优选，所述减震器包括底板和安装板，所述底板上安装有导轨，在导轨上安装有滑块，安装板位于滑块上，在安装板上安装有用于夹持冲击枪的开口夹，所述安装板的两端设有压板，压板上设有通孔，在底板的两端设有轴承座，轴承座设有通孔，通孔内安装有轴承，轴承套在丝杆上，丝杆穿过压板，在丝杆上套有第一螺母，第一螺母的底面为一平面，在平面上安装有螺钉，螺纹的头部卡在位于底板上的直线槽内，在第一螺母与滑块之间设有弹簧，弹簧套在丝杆上；通过转动丝杆，丝杆带动第一螺母运动，第一螺母压缩弹簧，弹簧压缩压板，弹簧、压板和第一螺母接触后，继续转动丝杆，弹簧产生压缩量，保证冲击枪的冲击效果。

作为优选，所述车体的一个侧边上安装有两个卡边器，在另一个侧边上设有一对光轴，两个光轴插入锁紧横板中，光轴的端部设有光轴支架，在锁紧横板上安装有另外两个卡边器，在车体侧边上安装有丝杆，在锁紧横板上设有螺纹孔，丝杆插入螺纹孔中，通过转动丝杆，带动锁紧横板沿光轴移动，从而调整两个卡边器之间的间距。

作为优选，所述卡边器包含两个卡块和轴承，轴承位于两个卡块之间，螺杆依次穿过卡块、轴承和另一个卡块，螺杆的两端安装有第二螺母，通过第二螺母将卡块和轴承固定，在卡块的侧边安装有滚轮，卡块安装在车体的侧边上。

作为优选，所述光轴支架为挡块，在光轴的端部设有外螺纹，挡块内设有内螺纹，光轴通过螺纹与挡块连接。

有益效果：本发明的用于自动超声冲击消除焊接残余应力机，结构简单，安装拆卸便捷，使用简单，运行效率高，消除焊接残余应力的效果均匀。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为弹性面板的结构示意图。

图3为车体底面的结构示意图。

图4为驱动器的结构示意图。

图5为横移支架的结构示意图。

图6为偏摆器的结构示意图。

图7为减震器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1至图7所示，本发明的用于自动超声冲击消除焊接残余应力机，包括车体2和弹簧钢板，所述车体2为U型状，车体2上设有驱动器3和横移支架4，横移支架4上安装有提手8，所述横移支架4下方设有横移滑块35，在车体2上设有与横移滑块35配对的横移导轨34，在横移支架4上设有横移螺母39，在车体2上设有横移丝杆36，横移螺母39套在横移丝杆36上，通过转动横移丝杆带动横移支架4移动；所述车体2上设有输出轴30，输出轴30通过轴承33安装在车体上，输出轴30上设有驱动齿轮32，驱动齿轮32与驱动器3连接，通过驱动器3驱动驱动齿轮32转动，在车体2下方设有两对卡边器13，车体2通过卡边器13卡在弹簧钢板1上，在弹簧钢板1上设有一定孔距的矩形孔，驱动齿轮的轮齿进入矩形孔内驱动车体移动，弹簧钢板1放置在若干对永磁铁11上，永磁铁11上装有开关12，开关12闭合，永磁铁11磁力输出，吸住钢板，开关12断开，磁力消失；所述横移支架4上安装有偏摆器5，偏摆器5上安装有减震器6，在减震器6上安装有冲击枪7。

在本发明中，所述驱动器3包含电机19、本体框架和驱动齿轮32，本体框架安装在车体2上，所述电机19通过电缆10与电源9连接，电机19与减速器20连接，减速器20的前端与输入齿轮21连接，输入齿轮21与离合器齿轮22啮合，离合器齿轮22套在离合器主轴23上，离合器主轴23安装在本体框架内，在离合器主轴23上安装有一对弹簧套26，在两个弹簧套26之间设有弹簧27，在本体框架上安装有支撑柱，支撑柱上安装有可转动的转动手柄25，转动手柄25上安装有离合器拨叉24，离合器拨叉24的一端套在离合器齿轮22上，通过转动转动手柄25带动离合器齿轮22在离合器主轴23上移动，所述离合器主轴23一端伸出主体框架外并安装有输出小锥齿轮29，在主体框架外安装有一对安装板52，在两个安装板52之间设有输出轴30，在输出轴30上套有输出大锥齿轮31和驱动齿轮32，驱动齿轮32和输出大锥齿轮31紧密贴合，输出小锥齿轮29与输出大锥齿轮31啮合，输出大锥齿轮31带动输出轴30转动，输出轴30带动驱动齿轮32转动。

驱动器3的主要功能：在不转动手柄25的情况下，离合器齿轮22在弹簧27的作用下和输入齿轮21保持啮合，电机19的动力输出可以转化成驱动齿轮32的动力输出。将手柄25向下压，拨叉24带动离合器齿轮22向上运动，脱开和输入齿轮21的啮合状态，电机19的动力输出将无法传递给驱动齿轮32，此时驱动齿轮32可以自由转动。

在本发明中，所述偏摆器5包括U型框架48和外框40，所述U型框架48包含长边和短边，外框40安装在短边上，在外框40中安装有偏转轴46，偏转轴46的两端通过轴承47分别安装在长边和短边上，偏转轴46上设有平面，在平面上安装有减震器6，在外框40中安装有蜗轮41，蜗轮41套在偏转轴46上，外框40上还设有转轴43，转轴43通过轴承44安装在外框40上，转轴43上套有第一蜗杆和第二蜗杆42，第一蜗杆和第二蜗杆42均与蜗轮41啮合，转轴43上设有手轮45；通过转动转轴43，带动转轴43带动第一蜗杆和第二蜗杆42转动，第二蜗杆42和第二蜗杆42转动带动蜗轮41转动，从而带动偏转轴46转动，偏转轴46转动带动减震器6转动。

两个蜗杆42之间有一定的间隙，并分别和蜗轮41的齿的两个方向紧密配合，从而形成一个没有返程间隙的蜗轮蜗杆减速系统。其优点是蜗杆和蜗轮安装时中心距不需要精确控制，降低了制造难度；两个蜗杆和蜗轮齿的两个方向分别紧密配合，消除了蜗杆和蜗轮之间的返程间隙，提高了传动精度；当蜗杆蜗轮之间因为使用磨损之后出现返程间隙，可以通过再次调节两个蜗杆之间的位置，再一次消除返程间隙，维护方便。

在本发明中，所述减震器6包括底板49和安装板52，所述底板49上安装有导轨50，在导轨50上安装有滑块51，安装板52位于滑块51上，在安装板52上安装有用于夹持冲击枪7的开口夹60，所述安装板52的两端设有压板59，压板59上设有通孔，在底板49的两端设有轴承座55，轴承座55设有通孔，通孔内安装有轴承54，轴承54套在丝杆53上，丝杆53穿过压板59，在丝杆上套有第一螺母56，第一螺母56的底面为一平面，在平面上安装有螺钉57，螺纹的头部卡在位于底板49上的直线槽内，在第一螺母与滑块51之间设有弹簧58，弹簧套在丝杆上；通过转动丝杆53，丝杆53带动第一螺母运动，第一螺母压缩弹簧58，弹簧58压缩压板59，弹簧58、压板59和第一螺母接触后，继续转动丝杆53，弹簧58产生压缩量，保证冲击枪7的冲击效果。

加力减震原理：使用时，冲击枪7和工件接触，转动丝杆53，推动螺母56向压板59运动，弹簧58和压板59以及螺母56都接触后，继续转动丝杆53，即可以使弹簧58产生压缩量，从而产生推力，当冲击枪处于水平方向工作是，此推力可以保证冲击枪7和工件紧密贴合，保证冲击工作正常进行，弹簧58不同的压缩量可以产生不同的推力，适当的推力可以保证冲击枪7的冲击效果，保证消除应力的效果。冲击枪7在工作时，因为冲击作用会带动移动底板产生上下的跳动位移，该跳动会被弹簧58吸收和缓冲掉，从而减小改跳动对设备整体的不利影响。

在本发明中，所述车体2的一个侧边上安装有两个卡边器13，在另一个侧边上设有一对光轴15，两个光轴15插入锁紧横板14中，光轴15的端部设有光轴支架16，在锁紧横板14上安装有另外两个卡边器13，在车体2侧边上安装有丝杆17，在锁紧横板14上设有螺纹孔，优选在锁紧横板14内安装螺母18，丝杆插入螺纹孔中，通过转动丝杆17，带动锁紧横板14沿光轴15移动，从而调整两个卡边器13之间的间距。所述卡边器13包含两个卡块和轴承28，轴承28位于两个卡块之间，螺杆依次穿过卡块、轴承28和另一个卡块，螺杆的两端安装有第二螺母，通过第二螺母将卡块和轴承28固定，在卡块的侧边安装有滚轮，卡块安装在车体2的侧边上。所述光轴支架16为挡块，在光轴15的端部设有外螺纹，挡块内设有内螺纹，光轴15通过螺纹与挡块连接。

当驱动器3安装在车体2上，车体2安装在柔性轨道上时，卡边器13卡在弹簧钢板1上，转动丝杆17使另一边的卡边器13也卡在面板1上，驱动齿轮32的齿卡在弹簧面板1上的四方孔，正常状态下，电机19的动力输出传递给驱动齿轮32，驱动齿轮32转动，带到车体2沿柔性轨道运动。当转动手柄25使离合器齿轮22和输入齿轮21脱开啮合时，驱动齿轮32得不到电机19的动力输出，此时驱动齿轮32可以自由转动，可以用手推动车体2沿柔性轨道运动，此时便于车体2安装到柔性轨道上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于自动超声冲击消除焊接残余应力机，其特征在于：包括车体和弹簧钢板，所述车体为U型状，车体上设有驱动器和横移支架，所述横移支架下方设有横移滑块，在车体上设有与横移滑块配对的横移导轨，在横移支架上设有横移螺母，在车体上设有横移丝杆，横移螺母套在横移丝杆上，通过转动横移丝杆带动横移支架移动；所述车体上设有输出轴，输出轴上设有驱动齿轮，驱动齿轮与驱动器连接，通过驱动器驱动驱动齿轮转动，在车体下方设有两对卡边器，车体通过卡边器卡在弹簧钢板上，在弹簧钢板上设有一定孔距的矩形孔，弹簧钢板放置在若干对永磁铁上，永磁铁上装有开关，开关闭合，永磁铁磁力输出，吸住钢板，开关断开，磁力消失；所述横移支架上安装有偏摆器，偏摆器上安装有减震器，在减震器上安装有冲击枪。

2.根据权利要求1所述的用于自动超声冲击消除焊接残余应力机，其特征在于：所述驱动器包含电机、本体框架和驱动齿轮，本体框架安装在车体上，所述电机与减速器连接，减速器的前端与输入齿轮连接，输入齿轮与离合器齿轮啮合，离合器齿轮套在离合器主轴上，离合器主轴安装在本体框架内，在离合器主轴上安装有一对弹簧套，在两个弹簧套之间设有弹簧，在本体框架上安装有支撑柱，支撑柱上安装有可转动的转动手柄，转动手柄上安装有离合器拨叉，离合器拨叉的一端套在离合器齿轮上，通过转动转动手柄带动离合器齿轮在离合器主轴上移动，所述离合器主轴一端伸出主体框架外并安装有输出小锥齿轮，在主体框架外安装有一对安装板，在两个安装板之间设有输出轴，在输出轴上套有输出大锥齿轮和驱动齿轮，驱动齿轮和输出大锥齿轮紧密贴合，输出小锥齿轮与输出大锥齿轮啮合，输出大锥齿轮带动输出轴转动，输出轴带动驱动齿轮转动。

3.根据权利要求1所述的用于自动超声冲击消除焊接残余应力机，其特征在于：所述偏摆器包括U型框架和外框，所述U型框架包含长边和短边，外框安装在短边上，在外框中安装有偏转轴，偏转轴的两端通过轴承分别安装在长边和短边上，偏转轴上设有平面，在平面上安装有减震器，在外框中安装有蜗轮，蜗轮套在偏转轴上，外框上还设有转轴，转轴通过轴承安装在外框上，转轴上套有第一蜗杆和第二蜗杆，第一蜗杆和第二蜗杆均与蜗轮啮合；通过转动转轴，带动转轴带动第一蜗杆和第二蜗杆转动，第二蜗杆和第二蜗杆转动带动蜗轮转动，从而带动偏转轴转动，偏转轴转动带动减震器转动。

4.根据权利要求1所述的用于自动超声冲击消除焊接残余应力机，其特征在于：所述减震器包括底板和安装板，所述底板上安装有导轨，在导轨上安装有滑块，安装板位于滑块上，在安装板上安装有用于夹持冲击枪的开口夹，所述安装板的两端设有压板，压板上设有通孔，在底板的两端设有轴承座，轴承座设有通孔，通孔内安装有轴承，轴承套在丝杆上，丝杆穿过压板，在丝杆上套有第一螺母，第一螺母的底面为一平面，在平面上安装有螺钉，螺纹的头部卡在位于底板上的直线槽内，在第一螺母与滑块之间设有弹簧，弹簧套在丝杆上；通过转动丝杆，丝杆带动第一螺母运动，第一螺母压缩弹簧，弹簧压缩压板，弹簧、压板和第一螺母接触后，继续转动丝杆，弹簧产生压缩量，保证冲击枪的冲击效果。

5.根据权利要求1所述的用于自动超声冲击消除焊接残余应力机，其特征在于：所述车体的一个侧边上安装有两个卡边器，在另一个侧边上设有一对光轴，两个光轴插入锁紧横板中，光轴的端部设有光轴支架，在锁紧横板上安装有另外两个卡边器，在车体侧边上安装有丝杆，在锁紧横板上设有螺纹孔，丝杆插入螺纹孔中，通过转动丝杆，带动锁紧横板沿光轴移动，从而调整两个卡边器之间的间距。

6.根据权利要求1或5所述的用于自动超声冲击消除焊接残余应力机，其特征在于：所述卡边器包含两个卡块和轴承，轴承位于两个卡块之间，螺杆依次穿过卡块、轴承和另一个卡块，螺杆的两端安装有第二螺母，通过第二螺母将卡块和轴承固定，在卡块的侧边安装有滚轮，卡块安装在车体的侧边上。

7.根据权利要求6所述的用于自动超声冲击消除焊接残余应力机，其特征在于：所述光轴支架为挡块，在光轴的端部设有外螺纹，挡块内设有内螺纹，光轴通过螺纹与挡块连接。