CN112605250A - 一种超声振动辅助铝合金时效成形的装置 - Google Patents

一种超声振动辅助铝合金时效成形的装置 Download PDF

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刘大海
陈劲东
李智
杨亮
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Abstract

本发明公开了一种超声振动辅助铝合金时效成形的装置，该装置主要包括超声波发生器、超声波换能器、变幅杆、时效保温箱、以及新型成形模具，而新型模具分为上模座、弹性超声振动板、待成形工件、下模座及若干螺钉、弹簧和导柱。本发明通过将变幅杆和模具内弹性超声振动板固定连接起来，使超声振动能量损耗小和均匀的传导到待成形工件上，更好的消除待成形工件内部残余应力，加速合金的应力松弛、延长材料的疲劳寿命，以获得优于普通超声振动时效的力学性能和组织效果。

Description

一种超声振动辅助铝合金时效成形的装置
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，具体是涉及一种超声振动辅助铝合金时效成形的装置。
背景技术
现在科技的发展迅速，对航空装备性能的要求也越来越高，时效成形过程中其他能源的引入也成为了研究对象，目前在时效成形过程中，引入的外加场主要有超声场和电场。其中超声振动辅助时效成形的工艺具有诸多优点，如结构简单、生产周期短、耗能低、效率高、无污染等，而通过超声振动时效处理后的试件，尺寸精度更加准确，所以发展对超声振动时效技术的研究有很大的意义。但目前为止的超声振动辅助高强铝合金时效成形的装置少，且超声振动施加方式的局限性很大，如能量损耗大、作用差等，使得最终成形的效率低，良品率不稳定。
发明内容
本发明目的在于针对上述问题，提供一种超声振动辅助铝合金时效成形的装置，使得超声振动能量损耗小，成形后表面质量较高。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种超声振动辅助铝合金时效成形的装置，包括超声波发生器、时效保温箱和模具，其特征在于：所述超声波发生器通过导线连接超声波换能器，所述超声波换能器装在变幅杆的上部，所述变幅杆的下部通过时效保温箱上部的留孔延伸至时效保温箱内；所述模具置于时效保温箱内，包括上模座、下模座和连接上模座与下模座的导柱；所述变幅杆的下部穿过上模座且最下端与弹性超声振动板固定连接；所述弹性超声振动板与上模座之间通过若干螺钉连接，且在上模座和弹性超声振动板之间设置有套接在螺钉上的弹簧。待成形工件夹在弹性超声振动板下表面和下模座的上表面之间。
进一步地，所述变幅杆最下端与弹性超声振动板通过螺纹连接，弹性超声振动板上部设置有螺纹孔。
进一步地，所述超声波换能器向变幅杆输出的机械振动频率与从超声波发生器接收的电信号频率相同。
本发明的有益效果是：1、本发明的装置受到外加载荷力均匀分布、成形后表面质量较高、超声振动能量损耗小、对整个试件均匀作用，能够实现超声振动能量损耗小、均匀作用的多种高效成形，加速合金的应力松弛、延长材料的疲劳寿命，以获得优于普通超声振动时效的力学性能和组织效果。2、弹性超声振动板便于更换，以实现多种曲率和形状的零件加工成形。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的拆解结构图。
在图中，1、超声波发生器，2、导线，3、超声波换能器，4、变幅杆，5、时效保温箱，6、上模座，7、弹性超声振动板，8、待成形工件，9、螺钉，10、下模座，11、导柱，12、弹簧。
具体实施方式
下面结合具体实例及附图来进一步阐述本发明。
如图1所示，一种超声振动辅助铝合金时效成形的装置，包括超声波发生器1、时效保温箱5和模具，其特征在于：所述超声波发生器1通过导线2连接超声波换能器3，所述超声波换能器3装在变幅杆4的上部，所述变幅杆4的下部通过时效保温箱5上部的留孔延伸至时效保温箱5内；所述模具置于时效保温箱5内，包括上模座6、下模座10和连接上模座6与下模座10的导柱11；所述变幅杆4的下部穿过上模座6且最下端与弹性超声振动板7固定连接；所述弹性超声振动板7与上模座6之间通过若干螺钉9连接，且在上模座6和弹性超声振动板7之间设置有套接在螺钉9上的弹簧12。待成形工件8夹在弹性超声振动板7下表面和下模座10的上表面之间。
进一步地，所述变幅杆4最下端与弹性超声振动板7通过螺纹连接，弹性超声振动板7上部设置有螺纹孔。
进一步地，所述超声波换能器3向变幅杆4输出的机械振动频率与从超声波发生器1接收的电信号频率相同。
工作时，首先超声波发生器1将交流电信号转换成高频电信号，然后经过超声波换能器3使高频电信号变为频率一样的机械振动，最后利用变幅杆4，依据其聚能作用将机械振动传递给可承载传递振动频率的弹性材料板（弹性超声振动板7），然后弹性超声振动板7传递振动给待成形工件8，这样使得待成形工件8就能够获得能量损耗小且振动均匀的激振动应力。而弹性超声振动板7与上模座6之间用螺钉9连接，且在上模座6和弹性超声振动板7之间设置有套接在螺钉9上的弹簧12，用以保证弹性超声振动板7能够和待成形工件8稳定共振。此模具还可以通过更换不同曲率和形状的弹性超声振动板7来实现加工不同的曲率和形状的待成形工件8。
以上实施例仅为本发明较优的实施方式，仅用于解释本发明，而非限制本发明，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质与原理下所作的任何改变、替换、组合、简化、修饰等，均应为等效的置换方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种超声振动辅助铝合金时效成形的装置，包括超声波发生器、时效保温箱和模具，其特征在于：所述超声波发生器通过导线连接超声波换能器，所述超声波换能器装在变幅杆的上部，所述变幅杆的下部通过时效保温箱上部的留孔延伸至时效保温箱内；所述模具置于时效保温箱内，包括上模座、下模座和连接上模座与下模座的导柱；所述变幅杆的下部穿过上模座且最下端与弹性超声振动板固定连接；所述弹性超声振动板与上模座之间通过若干螺钉连接，且在上模座和弹性超声振动板之间设置有套接在螺钉上的弹簧；待成形工件夹在弹性超声振动板下表面和下模座的上表面之间。
2.根据权利要求1所述的超声振动辅助铝合金时效成形的装置，其特征在于：所述变幅杆最下端与弹性超声振动板通过螺纹连接，弹性超声振动板上部设置有螺纹孔。
3.根据权利要求1所述的超声振动辅助铝合金时效成形的装置，其特征在于：所述超声波换能器向变幅杆输出的机械振动频率与从超声波发生器接收的电信号频率相同。
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