CN114309231A - 一种消除和调控合金环件残余应力的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除和调控合金环件残余应力的装置及方法。该装置包括：驱动模块，包括通有第一脉冲电流的驱动线圈，用于在合金环件中产生轴向的脉冲驱动磁场并感应出涡流，使得环件在脉冲驱动磁场和涡流相互作用下产生径向方向变形的电磁力；背景场模块，包括通有第二脉冲电流的背景场线圈，用于在环件中产生与脉冲驱动磁场同向的背景磁场，且背景磁场的脉宽为脉冲驱动磁场脉宽的10倍以上；电源模块，用于提供的第一脉冲电流和第二脉冲电流，并用于互换驱动模块和背景场模块的作用功能，使得环件产生径向方向上的多次振荡变形。本发明不仅可使环件变形更加均匀，更好地消除和调控残余应力，还能有效提升电磁力，并降低线圈的设计难度。

Description

一种消除和调控合金环件残余应力的装置及方法

技术领域

本发明属于电磁制造技术领域，更具体地，涉及一种消除和调控合金环件残余应力的装置及方法。

背景技术

合金环件是用于连接航空航天、能源、冶金等领域诸多大型设备子系统的关键部件，其结构精度、加工性能、力学性能等决定了设备的装配精度、整体强度和使用寿命。然而，合金环件在热处理与机械加工过程中由于温度变化不一、机械载荷加载不均等因素的存在，不可避免会产生残余应力，对环件的机械性能、疲劳强度、耐腐蚀能力、尺寸稳定性与使用寿命等带来不利影响，而适当的压缩应力可提高疲劳强度，抑制开裂，因此，残余应力的消除和调控对于提高合金环件的性能、拓展其应用价值具有重要意义。

消除残余应力的一种途径是通过加载足够能量，使金属原子振动加剧回到平衡位置，减少晶格的畸变。另一种途径则是通过施加外力使处于弹性状态中的区域发生塑性屈服，从而释放残余应变。对应的消除残余应力的方法主要分为时效法和机械法。其中，时效法又包括自然时效、热处理时效和振动时效等，时效法往往伴随有温度升高的过程，会使环件具有晶粒粗化倾向从而降低构件强度，不适应高强度构件的要求。机械法包括过载、锤击和机械拉伸，机械法虽然不会造成温度的显著改变和材料的软化，但是存在接触应力集中、应力消除效果不均等问题。针对一些特殊构件还发展了深冷处理、超声处理、激光冲击等方法，但是存在工序复杂、难以精准控制、作用范围太小等限制。

近年来，随着脉冲强磁场技术的发展，电磁制造技术已被应用于电磁成形、磁脉冲焊接、电磁铆接等诸多领域。这种利用高能量密度电磁能的加工、制造技术，同样可以用于胀形大尺寸合金环件，来达到消除与调控其内部残余应力的目的。但是传统的电磁制造技术主要是通过单个的脉冲磁体来对工件产生脉冲电磁力，工件只有一侧能够产生较大电磁力，与此同时，磁体自身也会承受很大的电磁力载荷，极大的影响到装置的性能和使用寿命，也提高了线圈设计的难度，难以满足大尺寸工件的加工需求。

因此，如何解决传统消除残余应力的方法存在受力不均匀、难以提升电磁力、线圈设计困难的问题是亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种消除和调控合金环件残余应力的装置及方法，通过双线圈的形式加载电磁力，可使合金环件变形更加均匀，更好地消除和调控合金环件中残余应力，同时能有效提升电磁力，并降低线圈的设计难度。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种消除和调控合金环件残余应力的装置，包括：

驱动模块，包括通有第一脉冲电流的驱动线圈，用于在合金环件中产生轴向的脉冲驱动磁场并感应出涡流，使得所述合金环件在所述脉冲驱动磁场和涡流相互作用下产生径向方向变形的电磁力；

背景场模块，包括通有第二脉冲电流的背景场线圈，用于在所述合金环件中产生与所述脉冲驱动磁场同向的背景磁场，且所述背景磁场的脉宽为所述脉冲驱动磁场脉宽的10倍以上；

电源模块，包括两个电源单元，用于对应向所述驱动模块和所述背景场模块提供放电所需的所述第一脉冲电流和所述第二脉冲电流，并用于驱动所述驱动模块和所述背景场模块的作用功能互换，使得所述合金环件产生径向方向上的多次振荡变形。

本发明提供的消除和调控合金环件残余应力的装置，采用双线圈的形式向合金环件施加交流的电磁力载荷，可使得合金环件整体塑性变形更加均匀，能够更好地消除与调控合金环件中残余应力；且双线圈的结构可实现背景磁场和涡流之间的解耦，可使得电磁力的加载更加精准可控；同时采用两套独立电源单元，通过调节器内部的参数能够很大程度地提升合金环件所受到的电磁力，降低线圈的设计难度，同时可使得电磁力的调节更加灵活可控。

在其中一个实施例中，所述电源模块驱动所述背景场模块产生的背景磁场处于峰值时，所述电源模块驱动所述驱动模块产生脉冲驱动磁场并感应出涡流。

在其中一个实施例中，每个所述电源单元均包括电容、开关、续流二极管、电阻和电感，其中，两个所述电源单元中的电感对应与所述驱动线圈的一端、所述背景场线圈的一端相连，所述电感的另一端分别与所述电容的一端、所述续流二极管的阴极相连，所述电容的另一端通过所述开关分别与所述续流二极管的阳极、所述电阻的一端相连，两个所述电源单元中的电阻的另一端对应与所述驱动线圈的另一端、所述背景场线圈的另一端相连。

在其中一个实施例中，所述驱动线圈呈空芯柱状，位于所述合金环件的内部；所述背景场线圈呈空芯柱状，位于所述合金环件的外部，且所述背景场线圈、所述驱动线圈与所述合金环件同心放置。

在其中一个实施例中，所述背景场模块还包括集磁器，所述集磁器设置在所述合金环件和所述背景场线圈之间，其中，所述集磁器为设有中心通孔的圆柱体，且所述集磁器的两端部设有斜槽，所述集磁器的外圆柱面与所述中心通孔之间至少设置有一条缝隙，所述缝隙沿所述中心通孔的轴向延伸。

在其中一个实施例中，还包括工装模块，所述工装模块包括线圈端板和装置端板，其中，所述线圈端板包括相对设置的线圈上端板和线圈下端板，所述合金环件固定设置在所述线圈上端板和所述线圈下端板之间，所述驱动模块稳定设置在所述线圈上端板和所述线圈下端板之间的空腔内；所述线圈端板和所述背景场模块固定设置在所述装置端板内。

第二方面，本发明提供了一种基于上述所述的消除和调控合金环件残余应力的装置消除和调控合金环件残余应力的方法，包括如下步骤：

(1)通过电源模块中一电源单元向背景场模块中的背景场线圈通入第二脉冲电流，在所述合金环件中产生轴向的背景磁场；

(2)通过电源模块中另一电源单元向驱动模块中的驱动线圈通入第一脉冲电流，在合金环件中产生所述背景磁场同向的脉冲驱动磁场并感应出涡流，使得所述合金环件在所述涡流以及合成的所述背景磁场和所述脉冲驱动磁场相互作用下产生径向方向变形的电磁力；其中，所述背景磁场的脉宽为所述脉冲驱动磁场脉宽的10倍以上；

(3)通过对应调节两个电源单元中器件的参数，使得所述驱动模块和所述背景场模块的作用功能互换，从而改变所述合金环件所受电磁力的方向；

(4)重复步骤(1)～(3)，不断改变所述合金环件所受电磁力的方向，使得所述合金环件产生径向方向上的多次振荡变形，实现对所述合金环件的交替拉伸和压缩。

在其中一个实施例中，所述一电源单元驱动所述背景场模块产生的背景磁场处于峰值时，所述另一电源单元驱动所述驱动模块产生脉冲驱动磁场并感应出涡流。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

(5)通过对应调节两个电源单元中器件的参数，将所述背景场模块的作用功能替换为所述驱动模块的作用功能，使得所述合金环件在所述驱动模块和所述背景场模块的共同作用下处于压应力状态。

本发明提供的消除和调控合金环件残余应力的方法，采用双线圈的形式向合金环件施加交流的电磁力载荷，可使得合金环件整体塑性变形更加均匀，能够更好地消除与调控合金环件中残余应力；且双线圈的结构可实现背景磁场和涡流之间的解耦，可使得电磁力的加载更加精准可控；同时采用两套独立电源单元，通过调节器内部的参数能够很大程度地提升合金环件所受到的电磁力，降低线圈的设计难度，同时可使得电磁力的调节更加灵活可控。

附图说明

图1是本发明提供的一实施例中消除和调控合金环件残余应力的装置的模块示意图；

图2是本发明提供的一实施例中合金环件上磁场、涡流以及电磁力方向的示意图；

图3是本发明提供的一实施例中驱动线圈和背景场线圈的轴向磁场(中心区域)时序配合示意图；

图4是本发明提供的一实施例中消除和调控合金环件残余应力的方法的流程图；

图5是本发明提供的一实施例中消除和调控合金环件残余应力的装置的结构示意图；

图6是本发明提供的消除和调控合金环件残余应力过程中，在合金环件上施加交变载荷时合金环件内部应力应变变化过程图；

图7是本发明提供的另一实施例中合金环件所受电磁力和内部状态的分布图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为解决传统消除残余应力的方法存在受力不均匀、难以提升电磁力、线圈设计困难的问题，本发明提供了一种消除和调控合金环件残余应力的装置，如图1所示，该装置包括驱动模块10、背景场模块20和电源模块30，其中，电源模块30包括2个电源单元。

驱动模块10，包括驱动线圈，通过电源模块30对驱动线圈放电，即通过电源模块30向驱动线圈通入第一脉冲电流，使其在合金环件上产生轴向的脉冲驱动磁场并感应出涡流，使得合金环件在脉冲驱动磁场和涡流相互作用下产生径向方向变形的电磁力，即该电磁力可以是驱动合金环件向外变形，如图2中(a)所示；或驱动合金环件向内变形，如图2中(b)所示。

背景场模块20，包括背景场线圈，通过电源模块30对背景场线圈放电，即通过电源模块30向背景场线圈通入第二脉冲电流，使其在合金环件中产生与脉冲驱动磁场同向的背景磁场，使得该背景磁场和驱动磁场叠加来增大合金环件内部的磁场强度。由于合金环件中总电磁力等于合成的磁场强度乘以合成的涡流，而背景场线圈在合金环件中产生背景磁场时，会进一步地在该合金环件中感应出涡流，该涡流与驱动线圈在合金环件中产生的涡流方向相反，会导致合金环件中合成的涡流降低，为更有效地提升合金环件中的整体电磁力，需降低背景场线圈在合金环件中感应出的涡流大小。

为此，本实施例提供的电源模块30需向背景场线圈通入一长脉冲电流信号，向驱动线圈发送一短脉冲电流信号，使得背景场线圈产生的背景磁场的脉宽远大于脉冲驱动磁场脉宽，即背景磁场的脉宽为脉冲驱动磁场脉宽的10倍以上，从而使得背景磁场在合金环件上感应的涡流相比于驱动模块10在合金环件上的感应涡流影响可忽略不计，达到有效提升合金环件中电磁力的目的。

电源模块30，包括两个电源单元，用于对应向驱动线圈和背景场线圈提供放电所需的短脉冲电流信号和长脉冲电流信号；且还可通过调节两个电源单元中器件的参数使驱动模块10和背景场模块20的作用功能互换，如图2所示，即由原背景场模块20提供合金环件所需的脉冲驱动磁场，驱动合金环件50发生变形，而原驱动模块10提供合金环件所需的背景磁场，从而改变合金环件所受电磁力的方向，驱动合金环件向相反的方向变形。通过电源模块30实现对驱动模块10和背景场模块20的作用功能多次互换，可使得合金环件产生径向方向上的多次振荡变形，实现对合金环件的交替拉伸和压缩，进而使得合金环件整体塑性变形更加均匀，更好地达到消除和调控合金环件中残余应力的目的。

此外，为更精准地实现对合金环件残余应力的消除和调控，可根据合金环件的实际情况调节电源模块30中器件的参数，改变电源模块30向驱动模块10和背景场模块20对应提供的放电电流(脉冲电流)的振荡频率、阻尼系数、波形幅值等特征，达到调控合金环件上涡流的集肤深度与电磁力的作用范围的目的。

为获得更强的电磁力，如图3所示，本实施例提供的电源模块30可在驱动背景场模块20产生的背景磁场处于峰值时，使驱动模块10产生脉冲驱动磁场。

本实施例提供的消除和调控合金环件残余应力的装置，采用双线圈的形式向合金环件施加交流的电磁力载荷，可使得合金环件整体塑性变形更加均匀，能够更好地消除与调控合金环件中残余应力；且双线圈的结构可实现背景磁场和涡流之间的解耦，可使得电磁力的加载更加精准可控；同时采用两套独立电源单元，通过调节器内部的参数能够很大程度地提升合金环件所受到的电磁力，降低线圈的设计难度，同时可使得电磁力的调节更加灵活可控。

在一个实施例中，如图5所示，背景场模块20还可包括集磁器220，集磁器220设置在合金环件50和背景场线圈210之间。具体地，集磁器220为设有中心通孔的圆柱体，且集磁器220的两端部设有斜槽，集磁器220的外圆柱面与中心通孔之间至少设置有一条缝隙，缝隙沿中心通孔的轴向延伸。

在本实施例中，背景场模块20中加装集磁器220，集磁器220的引入不仅起到了支撑的作用，也提高的电磁能量的利用率。

在一个实施例中，本发明提供的消除和调控合金环件残余应力的装置还可包括工装模块，该工装模块包括线圈端板410和装置端板420。其中，线圈端板410包括相对设置的线圈上端板和线圈下端板，合金环件50固定设置在线圈上端板和线圈下端板之间，驱动模块20稳定设置在线圈上端板和线圈下端板之间的空腔内。

本实施例提供的线圈端板410可实现对合金环件50的位置进行约束，避免合金环件50在放电过程中发生振动或合金环件50位置的变化导致受力不均；同时本实施例提供的线圈端板410还对其内部的驱动线圈110起到支撑作用，保证内部装置的稳定和实验的精度。为进一步确保整个装置在电磁力的作用下不发生破坏，可使得驱动线圈210和背景场线圈310与合金环件50保持同心，利用装置端板420结合螺杆等加固组件来固定整个装置并保证实验的安全。

如图4所示，本发明还提供一种上述消除和调控合金环件残余应力的装置消除和调控合金环件残余应力的方法，包括步骤S10～S40，详述如下：

S10，通过电源模块30中一电源单元向背景场模块20中的背景场线圈通入第二脉冲电流，在合金环件50中产生轴向的背景磁场。

S20，通过电源模块30中另一电源单元向驱动模块中的驱动线圈通入第一脉冲电流，在合金环件50中产生与背景磁场同向的脉冲驱动磁场并感应出涡流，使得合金环件50在该涡流以及合成的背景磁场和脉冲驱动磁场相互作用下产生径向方向变形的电磁力。其中，脉冲驱动磁场的脉宽可为几十到几百us，而背景磁场的脉宽可为ms甚至几十ms量级，也即是说，背景磁场的脉宽为脉冲驱动磁场脉宽的10倍以上。

S30，通过对应调节两个电源单元中器件的参数，使得驱动模块10和背景场模块20的作用功能互换，从而改变合金环件50所受电磁力的方向。

S40，重复步骤S10～S30，不断改变合金环件50所受电磁力的方向，使得合金环件50产生径向方向上的多次振荡变形，实现合金环件50的交替拉伸和压缩。

具体地，本实施例提供的消除和调控合金环件残余应力的方法的各步骤原理可参见上述装置实施例中的各模块功能介绍，本实施例不再赘述。

为更清楚地说明本方案，以下结合具体实施例进行相应说明：

实施例一

图5为本发明一实施例提供的消除和调控合金环件残余应力的装置的结构示意图，如图5所示，该装置包括驱动线圈110，呈空芯柱状，位于合金环件50的内部；背景场线圈210呈空芯柱状，位于合金环件50的外部；集磁器220，位于合金环件50与背景场线圈210之间，与背景场线圈210相连；以及配套的电源模块和装置骨架，包括第一电源单元310、第二电源单元320、装置端板420、线圈端板410、线圈骨架120和线圈加固层230。

(1)按图5所示结构，将驱动模块(驱动线圈110和线圈骨架120)放置在合金环件50的内部，将背景场模块(背景场线圈210)放置在合金环件50的外部，其中驱动线圈110、合金环件50和背景场线圈210同心放置；固定线圈端板410和装置端板420。

(2)将驱动线圈110接入由电容C1、开关K1、续流二极管D1、电阻R1和电感L1组成的第一电源单元310，调节第一电源单元310中的电容和电感值，使其能产生短脉宽的脉冲电流；将背景磁场线圈210接入由电容C2、开关K2、续流二极管D2、电阻R2、电感L2组成的第二电源单元320，调节第二电源单元320中的电容和电感值，使其能产生长脉宽的脉冲电流。

(3)闭合开关K2使第二电源单元320放电，在合金环件50中产生轴向的背景磁场，在背景磁场处于峰值时，闭合开关K1使第一电源单元310放电，在合金环件50中产生驱动磁场并感应出涡流；合成磁场与涡流的相互作用产生强大的脉冲电磁力，驱动合金环件50向外胀形。

(4)调节两个电源单元的放电能量(电容、电压)和电路参数(电阻、电感)，使原背景场模块和驱动模块的作用功能互换。即闭合开关K1使第一电源单元310放电，在合金环件50中产生轴向的背景磁场，在背景磁场处于峰值时，闭合开关K2使第二电源单元320放电，在合金环件50中产生强大的感应涡流，进而改变电磁力方向，驱动环件向内变形。

(5)不断重复上述实验步骤，在合金环件50中产生方向交替变化的电磁力，实现对合金环件50的交替拉伸与压缩。

如图6所示，为在合金环件50上施加方向交替变化的载荷时，合金环件50应力应变变化的过程。材料内部的原有残余应力为σ_A，回线ACB是第一次交变循环时的应力和应变曲线，BC¹B¹¹则是第二次的曲线，经过一定次数循环后，合金环件50不断内外振荡变形，使得原来处于弹性阶段的部分发生塑性屈服，释放残余应变，应力和应变均处于稳定的回归线。残余应力由σ_A下降到σE而不再变化，持续增加载荷可进一步消除残余应力。

实施例二

残余应力的调控对于提高环件性能、拓展其应用价值也具有重要意义，适当的压缩残余应力可提高疲劳强度，抑制开裂。采用双线圈的结构可以同时对合金环件50内、外两侧施加电磁排斥力，使合金环件50处于压应力状态，调控环件内部的应力分布，包括以下步骤：

S1，背景场线圈210接入第二电源单元320，产生轴向的背景磁场；驱动线圈110接入第一电源单元310，产生轴向的脉冲驱动磁场，进而在合金环件50中感应出涡流，磁场与涡流的相互作用驱动合金环件50向外胀形。

S2，调节两个电源单元的放电能量(电容、电压)和电路参数(电阻、电感)，使原背景场模块和驱动模块的作用功能互换，驱动合金环件50向内变形。

S3，重复上述操作实现对合金环件50的交替拉伸和压缩。

S4，再次调节两个电源单元的放电能量(电容、电压)和电路参数(电阻、电感)，使两个线圈同时充当驱动线圈，产生轴向的脉冲驱动磁场，两线圈的共同作用，驱动合金环件50内、外两侧同时向远离驱动线圈的方向运动，实现两端挤压，发生塑性变形，使环件处于压应力状态；

S5，图7为合金环件50所受电磁力和内部状态的分布图，合金环件50内、外两侧处于压应力状态，发生塑性变形，很好地调控了合金环件50整体的残余应力分布，提高了合金环件50的强度。

本发明提供的消除和调控合金环件中残余应力的方法，通过背景场模块、驱动模块和电源模块的配合使用，在合金环件50上产生方向交替变化的电磁力，实现合金环件50的交替拉伸和压缩，使合金环件50内部塑性变形更加均匀；通过调节电源模块中器件的参数，还能使两个线圈模块(驱动模块和背景场模块)同时挤压合金环件50，让合金环件50内、外两侧处于压应力状态，很好地起到了消除和调控合金环件50中残余应力的目的。双线圈的结构能够很大程度地提高合金环件50所受到的电磁力，降低了线圈的设计难度。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于引入电磁力来施加载荷，同时采用双线圈的结构，能够取得下列有益效果：

(1)电磁力作为一种体积力，存在于整个合金环件的整个集肤深度区域内，采用电磁力的方式施加载荷能够很大程度地提高受力的均匀性，通过双线圈的形式施加交变的电磁力载荷，也使得合金环件整体塑性变形更加均匀，能够更好的起到消除和调控残余应力的作用。此外，电磁力的加载更加精准可控，通过调节电源模块中器件的参数能够对放电电流的振荡频率、阻尼系数、波形幅值等特征进行有效调节。

(2)采用双线圈的结构实现了背景磁场和涡流之间的解耦，采用两套独立的电源单元，通过单独增加背景磁场的强度或者单独增加脉冲驱动磁场的强度都能起到增大脉冲电磁力的目的，降低了线圈的设计和制造的难度，更好地保护了线圈，同时使得电磁力的调节更加灵活可控；集磁器的接入很好地提高了能量的利用率。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种消除和调控合金环件残余应力的装置，其特征在于，包括：

驱动模块，包括通有第一脉冲电流的驱动线圈，用于在合金环件中产生轴向的脉冲驱动磁场并感应出涡流，使得所述合金环件在所述脉冲驱动磁场和涡流相互作用下产生径向方向变形的电磁力；

背景场模块，包括通有第二脉冲电流的背景场线圈，用于在所述合金环件中产生与所述脉冲驱动磁场同向的背景磁场，且所述背景磁场的脉宽为所述脉冲驱动磁场脉宽的10倍以上；

电源模块，包括两个电源单元，用于对应向所述驱动模块和所述背景场模块提供放电所需的所述第一脉冲电流和所述第二脉冲电流，并用于驱动所述驱动模块和所述背景场模块的作用功能互换，使得所述合金环件产生径向方向上的多次振荡变形。

2.根据权利要求1所述的消除和调控合金环件残余应力的装置，其特征在于，所述电源模块驱动所述背景场模块产生的背景磁场处于峰值时，所述电源模块驱动所述驱动模块产生脉冲驱动磁场并感应出涡流。

3.根据权利要求1或2所述的消除和调控合金环件残余应力的装置，其特征在于，每个所述电源单元均包括电容、开关、续流二极管、电阻和电感，其中，两个所述电源单元中的电感对应与所述驱动线圈的一端、所述背景场线圈的一端相连，所述电感的另一端分别与所述电容的一端、所述续流二极管的阴极相连，所述电容的另一端通过所述开关分别与所述续流二极管的阳极、所述电阻的一端相连，两个所述电源单元中的电阻的另一端对应与所述驱动线圈的另一端、所述背景场线圈的另一端相连。

4.根据权利要求1或2所述的消除和调控合金环件残余应力的装置，其特征在于，所述驱动线圈呈空芯柱状，位于所述合金环件的内部；所述背景场线圈呈空芯柱状，位于所述合金环件的外部，且所述背景场线圈、所述驱动线圈与所述合金环件同轴放置。

5.根据权利要求4所述的消除和调控合金环件残余应力的装置，其特征在于，所述背景场模块还包括集磁器，所述集磁器设置在所述合金环件和所述背景场线圈之间，其中，所述集磁器为设有中心通孔的圆柱体，且所述集磁器的两端部设有斜槽，所述集磁器的外圆柱面与所述中心通孔之间至少设置有一条缝隙，所述缝隙沿所述中心通孔的轴向延伸。

6.根据权利要求1或2所述的消除和调控合金环件残余应力的装置，其特征在于，还包括工装模块，所述工装模块包括线圈端板和装置端板，其中，所述线圈端板包括相对设置的线圈上端板和线圈下端板，所述合金环件固定设置在所述线圈上端板和所述线圈下端板之间，所述驱动模块稳定设置在所述线圈上端板和所述线圈下端板之间的空腔内；所述线圈端板和所述背景场模块固定设置在所述装置端板内。

7.一种基于权利要求1所述的消除和调控合金环件残余应力的装置消除和调控合金环件残余应力的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)通过电源模块中一电源单元向背景场模块中的背景场线圈通入第二脉冲电流，在所述合金环件中产生轴向的背景磁场；

(2)通过电源模块中另一电源单元向驱动模块中的驱动线圈通入第一脉冲电流，在合金环件中产生所述背景磁场同向的脉冲驱动磁场并感应出涡流，使得所述合金环件在所述涡流以及合成的所述背景磁场和所述脉冲驱动磁场相互作用下产生径向方向变形的电磁力；其中，所述背景磁场的脉宽为所述脉冲驱动磁场脉宽的10倍以上；

(3)通过对应调节两个电源单元中器件的参数，使得所述驱动模块和所述背景场模块的作用功能互换，从而改变所述合金环件所受电磁力的方向；

(4)重复步骤(1)～(3)，不断改变所述合金环件所受电磁力的方向，使得所述合金环件产生径向方向上的多次振荡变形，实现对所述合金环件的交替拉伸和压缩。

8.根据权利要求7所述的消除和调控合金环件残余应力的方法，其特征在于，所述一电源单元驱动所述背景场模块产生的背景磁场处于峰值时，所述另一电源单元驱动所述驱动模块产生脉冲驱动磁场并感应出涡流。

9.根据权利要求7所述的消除和调控合金环件残余应力的方法，其特征在于，所述方法还包括：

(5)通过对应调节两个电源单元中器件的参数，将所述背景场模块的作用功能替换为所述驱动模块的作用功能，使得所述合金环件在所述驱动模块和所述背景场模块的共同作用下处于压应力状态。

Images