CN109798314B - 金属隔振器及其弯曲薄板的热处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械隔振及金属热处理技术领域，提供了一种金属隔振器，包括至少两块弯曲薄板和两块连接板，所述弯曲薄板为金属的弹性元件；所述连接板为金属材质；两块连接板成上、下对应设置，每块弯曲薄板的一端固定在上面的连接板上，另一端固定在下面的连接板上。该金属隔振器寿命长、不惧高温且占用空间小。还提供了一种金属隔振器的弯曲薄板的热处理方法，借助模具内板和模具外板对金属隔振器的弯曲薄板进行热处理，把模具内板、模具外板和弯曲薄板组合后，在一定条件下，经过退火、淬火及回火热处理步骤，增强了金属隔振器的弯曲薄板的性能，提高了隔振效果和使用寿命，该金属隔振器可在精密仪器与设备上使用。

Description

金属隔振器及其弯曲薄板的热处理方法

技术领域

本发明涉及机械隔振及金属热处理技术领域，具体涉及一种金属隔振器及其弯曲薄板的热处理方法。

背景技术

现在很多方面都需要使用设备或者仪器，设备与仪器的稳定性及精度经常会受各种振动的影响，有时甚至会产生意想不到的破坏效果，严重时可能造成设备及人员伤亡。另外，振动发生源及其传递出去的振动也会引起各种噪音，影响人们的身心健康。因此经常需要在振动发生源处或者振动的某段传递路径上增加隔振措施，以减小振动带来的危害。

各种项目所用的隔振器基于成本及性能考虑，多数选用弹簧类、橡胶类及钢丝绳类隔振器。相比于造价较高的非线性准零刚度隔振器及需要消耗能源的空气弹簧隔振器，前述三类有着共同的优点：纯被动形式、线性隔振、成本低廉，因此得以广泛应用。但是弹簧类、橡胶类及钢丝绳类隔振器，在隔振性能上比准零刚度隔振器及空气弹簧隔振器要差。

弹簧类隔振器由于弹簧材料本身在隔振方向上占用了近一半空间，因此要有较好的隔振效果必须增加空间；橡胶类隔振器受温度影响隔振效果变化很大，并且寿命要比金属类隔振器短；钢丝绳类隔振器由于内部缠绕的细丝分布于钢绳的不同位置，受载变形时所受的拉伸力大不相同，造成内部细丝寿命不同，用一段时间之后隔振器性能发生改变，另外钢丝绳隔振器的动静刚度比为6-10，对于相同的额定载荷，此隔振器要比前两类的隔振效果差。

现有的金属类隔振器，有的隔振效果有限，有的结构比较复杂，耗材较多，重量大，还有的容易损坏。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种寿命长、不惧高温且占用空间小的金属隔振器，包括至少两块弯曲薄板和两块连接板，所述弯曲薄板为金属的弹性元件；所述连接板为金属材质；两块连接板成上、下对应设置，每块弯曲薄板的一端固定在上面的连接板上，另一端固定在下面的连接板上。

优选地，所述弯曲薄板为八块，每两个为一组分成四组，每组于连接板的四个方向对称布置；同组的两块弯曲薄板间隔与连接板厚度尺寸相同距离成内、外双层安装：其中一块弯曲薄板的一端固定在上面的连接板的上端，另一端固定在下面的连接板的下端；另一块弯曲薄板的一端固定在上面的连接板的下端，另一端固定在下面的连接板的上端。

优选地，所述弯曲薄板的长度与厚度尺寸的比值在60～900之间。

优选地，所述弯曲薄板是弯曲成C形、V形、W形或者N形的弹性金属薄板。

本发明还提供了一种金属隔振器的弯曲薄板的热处理方法，借助模具内板和模具外板，对上述的金属隔振器中的弯曲薄板进行热处理，模具内板和模具外板制作成与弯曲薄板同样的形状，模具内板的外凸侧设置可容纳弯曲薄板及模具外板的浅槽，包括以下处理步骤：

步骤一，将按形状尺寸预先制备好的弯曲薄板放入模具内板的浅槽内，将模具外板压在弯曲薄板上也放入模具内板的浅槽内，并将模具内板、弯曲薄板以及模具外板紧固到一起组成组件；

步骤二，对步骤一组装成的组件先进行退火处理，以减小步骤一组装的组件内部的残余应力；

步骤三，将步骤二退火后的组件放入炉中，加热至AC3温度以上，保温一定时间，再整体放入淬火液中进行冷却，AC3温度指加热时游离铁素体全部转变为奥氏体终了的温度；

步骤四，将步骤三淬火后的组件再次放入炉中，加热至AC1温度以下的某一温度，并保温一定时间，再进行降温，完成回火，取出弯曲薄板，AC1温度指加热时珠光体开始向奥氏体转变的温度。

优选地，在步骤一中所采用的模具外板及模具内板厚度均匀。

优选地，在步骤一中所采用的模具外板及模具内板的板材厚度为2.25-2.75mm，以Q235A板材制作。

优选地，在步骤二中退火温度为320±20℃，保温不少于30分钟，然后空冷至室温。

优选地，在步骤三加热至870±10℃，保温不少于30分钟，然后放入乳化液中淬火。

优选地，在步骤三淬火后30分钟内进行步骤四，回火温度490±20℃，保温不少于30分钟，然后水冷冷却。

本发明的金属隔振器采用金属材料，寿命长，性能不受温度影响，其弯曲薄板为薄板结构，在隔振方向上材料自身厚度所占空间仅为隔振器高度空间的2～3％，因此既有较大的隔振空间，又可以把刚度降下来，提高了隔振效果，可实现六自由度隔振，可多个组合使用，隔振效果较好。本发明对作为弹性元件的弯曲薄板进行热处理，经退火、淬火及回火热处理步骤，增强了金属隔振器的弯曲薄板的性能，提高了隔振效果和使用寿命，使得该金属隔振器的动静刚度比接近于1，可在精密仪器与设备上使用。

附图说明

图1是金属隔振器的实施例一立体示意图；

图2是金属隔振器的实施例二立体示意图；

图3是金属隔振器的实施例三立体示意图；

图4是金属隔振器的实施例四立体示意图；

图5是金属隔振器的弯曲薄板立体示意图；

图6是金属隔振器的弯曲薄板热处理辅助用模具外板和模具内板的立体示意图。

图中：1-弯曲薄板，2-第一连接板，3-第二连接板，4-模具内板，5-模具外板。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为解决技术问题所采取的技术手段及功效，以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述，需要说明的是所提供的附图是示意性的，相互间并没有完全按照尺寸或者比例绘制，因此附图和具体实施例并不作为本发明要求的保护范围限定。

如图1所示的金属隔振器的可选实施例，包括四块弯曲薄板1和两块连接板，所述弯曲薄板1为弯曲成C形的金属板；所述连接板为金属材质，两块连接板成上、下对应设置，上面的是第一连接板2，正面的是第二连接板3；每两块弯曲薄板为一组，分成两组；同组的两块弯曲薄板相互间隔与连接板厚度尺寸相同距离叠加成内、外双层C形，其中一块弯曲薄板的一端以螺栓固定在第一连接板2的上端，另一端以螺栓固定在第二连接板3的下端，另一块弯曲薄板的一端以螺栓固定在第一连接板2的下端，另一端以螺栓固定在第二连接板3的上端，两组弯曲薄板的C形开口相对，即开口朝里组装成整体后形成了近似椭圆形的结构。

如图2所示的金属隔振器的可选实施例，包括四块弯曲薄板1和两块连接板，所述弯曲薄板1为弯曲成C形的金属板；所述连接板为金属材质；两块连接板成上、下对应设置，上面的是第一连接板2，正面的是第二连接板3；每块弯曲薄板的一端都以螺栓固定在第一连接板2的上端，另一端都以螺栓固定在第二连接板3的下端，四块弯曲薄板成四个方向两两以C形开口相对(即开口朝里)，每一方向都是单层弯曲薄板，组装成整体后形成了类似十字花形的结构。

如图3所示的金属隔振器的可选实施例，是图1与图2两种实施例的结构方式，采用了八块弯曲薄板1，每两个为一组，分成四组；同组的两块弯曲薄板相互间隔与连接板厚度尺寸相同距离叠加成内、外双层C形，其中一块弯曲薄板的一端以螺栓固定在第一连接板2的上端，另一端以螺栓固定在第二连接板3的下端，另一块弯曲薄板的一端以螺栓固定在第一连接板2的下端，另一端以螺栓固定在第二连接板3的上端；四组弯曲薄板成四个方向两两以C形开口相对(即开口朝里)，每一方向都是双层弯曲薄板，组装成整体后形成了类似十字花形的结构。

如图4所示的金属隔振器的可选实施例，采用了三块弯曲薄板1，连接板形状近似为三角形，在三个角各设置一块弯曲薄板，弯曲薄板的一端以螺栓固定在第一连接板2的下端，另一端以螺栓固定在第二连接板3的上端，三块弯曲薄板成三个方向以C形开口朝外。

图5是金属隔振器的弯曲薄板立体示意图，该实施例中作为弹性元件的弯曲薄板1采用铬锰钢材料制作，板材厚度为0.5mm，为宽度30mm的方形板，板材的长度与厚度尺寸的比值可以选用30、50、60、80、100、160、200或者260等之一，在铬锰钢板的四角各设置螺栓孔，以弯曲半径47mm弯曲成C形。

图6是金属隔振器的弯曲薄板热处理辅助用模具内板和模具外板的立体示意图，模具内板4和模具外板5均采用厚度为2.5mm的Q235A材料制作，模具内板4和模具外板5的四个角各设螺栓孔用于组装，模具内板4的C形外凸侧设置可容纳弯曲薄板1及模具外板5的浅槽。

金属隔振器的难点在于弯曲薄板的质量，既要有一定的承载力，在负载下又要有较长的使用寿命，因此作为弯曲薄板的弯曲薄板最好要做热处理，以细化晶粒提高屈服强度。由于弯曲薄板为异型薄壁零件，热处理时变形特点大，若以多个相同设计尺寸而不同实际尺寸的弯曲薄板组装之后，造成隔振器尺寸误差大、负载能力改变、各弯曲薄板受力不均，影响其实际应用及使用寿命，因此热处理中要控制变形误差。

在此提供了一个金属隔振器弯曲薄板的热处理可选实施例，对上述金属隔振器作为弯曲薄板的弯曲薄板进行热处理加工，以提高品质及使用寿命，所采用的热处理方法，需要借助图6所示的同样制作成C形的模具内板4和模具外板5，模具内板4的C形外凸侧设置可容纳弯曲薄板1及模具外板5的浅槽，对上述的金属隔振器中的弯曲薄板1进行热处理，步骤如下：

步骤一，将按形状尺寸预先制备好的弯曲薄板1放入模具内板4的浅槽内，将模具外板5压在弯曲薄板1上也放入模具内板4的浅槽内，并使用螺钉螺母将模具内板4、弯曲薄板1以及模具外板5压紧到一起组成组件；

步骤二，先以320±20℃的温度进行一次退火处理，保温30分钟，再空冷至室温，以减小步骤一组装的组件内部的残余应力；

步骤三，将步骤二退火后的组件放入炉中加热至870±10℃，保温30分钟，再整体放入淬火液中进行冷却，AC3温度指加热时游离铁素体全部转变为奥氏体终了的温度；

步骤四，将组件在经步骤三淬火后的30分钟内，放入炉中再次加热至490±20℃，并保温30分钟，再进行水冷降温，完成回火过程，取出弯曲薄板，AC1温度指加热时珠光体开始向奥氏体转变的温度。

以上述热处理方法制作出的弯曲薄板，尺寸变化范围在0.4～2.7mm内，硬度值在HRC41～48，误差减小，实验以误差范围在1mm内的八块弯曲薄板分四组，组装成图3所示的十字花形隔振器，测得四个相同规格十字花形隔振器组合使用时在设计承载范围内可达到4.6～5.5Hz的固有频率。该隔振器采用金属材料，寿命长，性能不受温度影响，动静刚度比接近于1，弯曲薄板为薄板结构，在隔振方向上材料自身厚度所占空间仅为隔振器高度空间的2～3％，因此既有较大的隔振空间，又可以把刚度降下来提高了隔振效果，从固有频率来看隔振效果较好，可实现六自由度隔振，可多个组合使用。

当然，本发明还可有其它多种实施例，例如弯曲薄板可以弯曲为C形、V形、W形或者N形等各种不同形状，可以采用其他连接等同紧固方式来代替上述实施例中的使用的螺栓，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属隔振器，其特征在于：包括至少两组弯曲薄板和两块连接板，每组弯曲薄板通过两块间隔的弯曲薄板形成内、外双层结构，且两块弯曲薄板的间隔与连接板厚度相同，所述弯曲薄板为金属的弹性元件，通过模具固定后经过热处理得到；所述连接板为金属材质；两块连接板成上、下对应设置，每组中的内层弯曲薄板的两端分别固定在上面连接板的下端面和下面连接板的上端面上，外层弯曲薄板的两端分别固定在上面连接板的上端面和下面连接板的下端面上；

其中，上面连接板上端面上具有凸起，下面连接板下端面上具有凸起，且外层弯曲薄板的两端分别连接在位于凸起外周的上面连接板和下面连接板上。

2.根据权利要求1所述的金属隔振器，其特征在于：所述弯曲薄板为八块，每两个为一组分成四组，每组于连接板的四个方向对称布置；同组的两块弯曲薄板间隔与连接板厚度尺寸相同距离成内、外双层安装：其中一块弯曲薄板的一端固定在上面的连接板的上端，另一端固定在下面的连接板的下端；另一块弯曲薄板的一端固定在上面的连接板的下端，另一端固定在下面的连接板的上端。

3.根据权利要求1所述的金属隔振器，其特征在于：所述弯曲薄板的长度与厚度尺寸的比值在60～900之间。

4.根据权利要求1所述的金属隔振器，其特征在于：所述弯曲薄板是弯曲成C形、V形、W形或者N形的弹性金属薄板。

5.一种金属隔振器的弯曲薄板的热处理方法，其特征在于：借助模具内板和模具外板，对权利要求1-4之一所述的金属隔振器中的弯曲薄板进行热处理，模具内板和模具外板制作成与弯曲薄板同样的形状，模具内板的外凸侧设置可容纳弯曲薄板及模具外板的浅槽，包括以下处理步骤：

步骤一，将按形状尺寸预先制备好的弯曲薄板放入模具内板的浅槽内，将模具外板压在弯曲薄板上也放入模具内板的浅槽内，并将模具内板、弯曲薄板以及模具外板紧固到一起组成组件；

步骤二，对步骤一组装成的组件先进行退火处理；

步骤三，将步骤二退火后的组件放入炉中，加热至AC3温度以上，保温一定时间，再放入淬火液中进行冷却，AC3温度指加热时游离铁素体全部转变为奥氏体终了的温度；

步骤四，将步骤三淬火后的组件再次放入炉中，加热至AC1温度以下，保温一定时间，再进行降温，完成回火，取出弯曲薄板，AC1温度指加热时珠光体开始向奥氏体转变的温度。

6.根据权利要求5所述的金属隔振器的弯曲薄板的热处理方法，其特征在于：在步骤一中所采用的模具外板及模具内板厚度均匀。

7.根据权利要求5所述的金属隔振器的弯曲薄板的热处理方法，其特征在于：在步骤一中所采用的模具外板及模具内板的板材厚度为2.25-2.75mm，以Q235A板材制作。

8.根据权利要求5所述的金属隔振器的弯曲薄板的热处理方法，其特征在于：在步骤二中退火温度为320±20℃，保温不少于30分钟，然后空冷至室温。

9.根据权利要求5所述的金属隔振器的弯曲薄板的热处理方法，其特征在于：在步骤三加热至870±10℃，保温不少于30分钟，然后放入乳化液中淬火。

10.根据权利要求5所述的金属隔振器的弯曲薄板的热处理方法，其特征在于：在步骤三淬火后30分钟内进行步骤四，回火温度490±20℃，保温不少于30分钟，然后水冷冷却。

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