CN117845151A - 一种钛合金去应力装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钛合金去应力装置，涉及去应力装置技术领域，其技术方案要点是：包括刚性平台、激振器、工件夹持组件、振动传感器和振动时效调节仪，所述激振器和工件夹持组件均与刚性平台可拆卸连接，所述振动传感器与工件夹持组件固定连接；所述刚性平台底部对称设有4根支撑柱，每根所述支撑柱底部设有橡胶垫。该装置能够根据振动情况调节工件所摆放的位置，使工件残余应力消除最大化。

Description

一种钛合金去应力装置

技术领域

本发明涉及去应力装置技术领域，更具体地说，它涉及一种钛合金去应力装置。

背景技术

钛合金是由钛与其他金属一起制成的合金，其强度高、耐蚀性好、耐热性高。由于其优异的物理、化学性质，钛合金被广泛应用于航空航天领域。在2023年，最新发布的iPhone15采用钛合金中框工艺，其智能手表的部分机械部件也是钛合金3D打印制成的。这也标志着钛合金的使用范围越来越贴近民用工业领域。

现目前钛合金的焊接一般是采用氩弧焊、埋弧焊和真空电子束焊。在焊接过程中焊点周围不均匀的温度场会导致钛合金产生焊接应力，当不均匀温度场消失以后焊件内部会存在残余应力。消除焊件中的残余应力一般可采用去应力退火、回火或自然时效处理和机械法处理。机械法包括加静载和加动载，加静载使有残余应力的部位发生屈服而使残余应力松弛，有反复弯曲法、旋转扭曲法和拉伸法。加动载则分为振动或锤击法，可消除残余应力。

现有技术加动载消除残余应力的方法中最常见的是采用振动时效处理，然而现在使用的很多振动时效处理消除残余应力的装置，无法将工件设定在最为合适的位置来消除工件的残余应力，导致工件残余应力消除的效果并不好。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛合金去应力装置，能够根据振动情况调节工件所摆放的位置，使工件残余应力消除最大化。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种钛合金去应力装置，包括刚性平台、激振器、工件夹持组件、振动传感器和振动时效调节仪，所述激振器和工件夹持组件均与刚性平台可拆卸连接，所述振动传感器与工件夹持组件固定连接；所述刚性平台底部对称设有4根支撑柱，每根所述支撑柱底部设有橡胶垫。

通过采用上述技术方案，设置刚性平台用于连接装置的各个部分，提供消除残余应力的平台，设置激振器用于产生消除残余应力的振动，设置工件夹持组件用于固定待消除残余应力的组件，设置振动传感器用于反馈工件附近的振幅，设置振动时效调节仪以便根据工件的情况调节振动时效参数。设置支撑柱用于提供刚性平台支撑力，设置橡胶垫用于中和激振器产生的振动，避免因振动出现支撑柱和地面反复撞击的情况影响振动频率，进而影响装置的消除应力能力。本发明所提供装置能够根据振动情况调节工件所摆放的位置，使工件残余应力消除最大化。

本发明进一步设置为：所述刚性平台由刚性平板和横梁组成，所述刚性平板通过横梁组装为刚性平台，相邻两块所述刚性平板之间设有卡口。

通过采用上述技术方案，刚性平板和横梁之间的卡口可以用于固定工件夹持组件。

本发明进一步设置为：所述工件夹持组件包括固定平台，所述固定平台底面一侧对称设有插入螺杆，所述插入螺杆螺纹连接有锁定螺帽，所述固定平台顶部远离插入螺杆一侧设有固定螺杆，所述固定螺杆与固定平台之间套设有调节平台，所述调节平台与固定螺杆之间设有调节螺帽，所述调节螺帽与固定螺杆螺纹连接，所述固定平台顶部与振动传感器连接，所述振动传感器底部设有传感器连接线，所述传感器连接线穿过固定平台向下延伸。

通过采用上述技术方案，插入螺杆插在卡口中，通过调节锁定螺帽将工件夹持组件与刚性平台固定，待消除残余应力的工件一边与固定平板贴合，转动调节螺帽调整调节平台的位置，以保证工件与调节平板以及固定平板之间保持相对静止状态。振动传感器将该处的振动情况反馈至振动时效调节仪。

本发明进一步设置为：所述激振器底部固定连接有固定器，所述固定器由2个C形框和2根连接杆组成，2根所述连接杆与2个所述C形框的顶部横杆构成一个矩形框；所述激振器远离C形框开口一侧设有传输线。

通过采用上述技术方案，固定器与激振器固定连接，即将固定器固定在哪处，激振器便随之固定在该处。

本发明进一步设置为：所述C形框顶部横杆连接有固定组件，所述固定组件包括活动螺杆和卡合平台，所述活动螺杆穿过C形框的顶部横杆，所述活动螺杆的尾部与卡合平台连接，所述卡合平台位于C形框顶部横杆的下方。

通过采用上述技术方案，通过调节活动螺杆的位置，便可以调节C形框底部横梁与刚性平台之间的间距，将刚性平台锁定在卡合平台和C形框之间。

本发明进一步设置为：所述振动时效调节仪顶部设有显示屏，所述振动时效调节仪正面设有控制键盘和连接端口，所述振动时效调节仪内部设有控制器和处理器。

通过采用上述技术方案，显示屏显示激振器的振动频率、振幅和振动传感器传输回来的振动情况。处理器处理装置所接收到的信息，控制键盘通过振动时效调节仪内部的控制器调节激振器的振动情况。

本发明进一步设置为：所述传感器连接线通过连接端口连接振动传感器和振动时效调节仪。

通过采用上述技术方案，传感器连接线连接振动时效连接仪上的连接端口，将振动传感器接收到的振动情况传输至振动时效调节仪。

本发明进一步设置为：所述传输线通过连接端口连接激振器和振动时效调节仪。

通过采用上述技术方案，传输线连接激振器和振动时效调节仪便于通过控制键盘直接调控激振器。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高本是它自身的优点，但这也使得在焊接时难度相对于普通金属和合金而言更大一些，焊接结束后，钛合金工件中往往有残余应力未被消除。因此特别设置了本装置，本装置通过激振器发出振动，带动整个刚性平台以及与刚性平台连接的全部组件振动，实现以加动载的方式消除工件的残余应力。

2、由于激振器的运作决定了刚性平台的振动频率和振幅，本装置通过振动时效调节仪上的控制键盘便可调节激振器的振动情况，进而调节刚性平台的振动频率和振幅。

3、且本装置可以通过振动传感器感受固定工件处的振动情况，因此能够比较方便的将工件固定于整个刚性平台的振幅最大处，这样便可最大化消除工件的残余应力。

附图说明

图1是本发明装置结构示意图；

图2是本发明刚性平台的俯视图；

图3是本发明工件夹持组件结构示意图；

图4是本发明图1中A处的放大图；

图5是本发明激振器未固定在刚性平台时的结构示意图；

图6是本发明固定器的结构示意图；

图7是本发明振动时效调节仪的结构示意图；

图8是本发明振动时效调节仪的剖视图。

图中：1、刚性平台；101、刚性平板；2、橡胶垫；3、支撑柱；4、固定器；401、C形框；402、连接杆；5、传输线；6、固定组件；601、活动螺杆；602、卡合平台；7、激振器；8、横梁；9、卡口；10、固定平台；11、调节平台；12、固定螺杆；13、振动传感器；14、调节螺帽；15、插入螺杆；16、锁定螺帽；17、传感器连接线；18、振动时效调节仪；19、显示屏；20、控制键盘；21、处理器；22、控制器；23、连接端口。

具体实施方式

以下结合附图1-8对本发明作进一步详细说明。

实施例：一种钛合金去应力装置，如图1-8所示，包括刚性平台1、激振器7、工件夹持组件、振动传感器13和振动时效调节仪18，激振器7和工件夹持组件均与刚性平台1可拆卸连接，振动传感器13与工件夹持组件固定连接；刚性平台1底部对称设有4根支撑柱3，每根支撑柱3底部设有橡胶垫2。刚性平台1由刚性平板101和横梁8组成，刚性平板101通过横梁8组装为刚性平台1，相邻两块刚性平板101之间设有卡口9。

工件夹持组件包括固定平台10，固定平台10底面一侧对称设有插入螺杆15，插入螺杆15插入卡口9中，与插入螺杆15螺纹连接的锁定螺帽16可将工件夹持组件与刚性平台1固定。本发明附图中的工件夹持组件主要用于固定板材，在实际生产时可能存在管材、棒材甚至其他不规则形状的钛合金材料，通过改变工件夹持组件的固定结构同样能够配合本装置实现钛合金工件的残余应力去除。固定平台10顶部远离插入螺杆15一侧设有固定螺杆12，固定螺杆12与固定平台10一体式连接，固定螺杆12与固定平台10之间套设有调节平台11，调节平台11与固定螺杆12之间设有调节螺帽14，调节螺帽14与固定螺杆12螺纹连接，调节平台11可在调节螺帽14和固定平台10之间活动，以便于根据工件厚度调节位置。固定平台10顶部与振动传感器13连接，振动传感器13底部设有传感器连接线17，传感器连接线17穿过固定平台10向下延伸。传感器连接线17通过连接端口23连接振动传感器13和振动时效调节仪18。

激振器7底部固定连接有固定器4，固定器4由2个C形框401和2根连接杆402组成，2根连接杆402与2个C形框401的顶部横杆构成一个矩形框；激振器7远离C形框401开口一侧设有传输线5，传输线5通过连接端口23连接激振器7和振动时效调节仪18。C形框401顶部横杆连接有固定组件6，固定组件6包括活动螺杆601和卡合平台602，活动螺杆601穿过C形框401的顶部横杆，活动螺杆601的尾部与卡合平台602连接，卡合平台602位于C形框401顶部横杆的下方。

振动时效调节仪18顶部设有显示屏19，振动时效调节仪18正面设有控制键盘20和连接端口23，振动时效调节仪18内部设有控制器22和处理器21。

工作原理：本装置在使用时先将固定器4和刚性平台1固定，固定时只需将刚性平台1卡在C形框401中，再通过调节活动螺杆601，使刚性平台1与卡合平台602和C形框401底部的横梁8牢牢贴合即可。

再将工件夹持组件底部的插入螺杆15插在刚性平板101和横梁8之间的卡口9中，暂时不固定。预先打开激振器7，根据显示屏19显示的激振器7的振动情况调节激振器7至钛合金工件的固有频率，使刚性平台1的振动维持在适宜的范围。刚性平台1的振动频率和振幅不宜过大，过大时支撑杆与地面碰撞会影响整个装置的振动情况，造成应力消除不彻底。虽然在支撑柱3底部设置有橡胶垫2，但橡胶垫2的弹性形变毕竟有限，无法完全消除支撑柱3与地面之间的撞击。随后移动工件夹持组件，同时观察显示屏19上所显示的振动传感器13传输回来的振动情况，找到此时刚性平台1的振幅最大处，关闭激振器7，通过锁定螺帽16将工件夹持组件固定在刚性平台1上。

随后将待消除残余应力的钛合金工件固定于工件夹持组件上，固定时通过转动调节螺帽14，扩大调节平台11的活动范围，将钛合金工件放置于刚性平台1上，使钛合金工件一边与固定平台10贴合，随后将调节平台11放于钛合金工件上方，转动调节螺帽14，将钛合金工件固定于刚性平台1和调节平台11之间。

按预调的参数设置打开激振器7，此时，待消除残余应力的钛合金工件位于刚性平台1的振幅最大处，且由于其与刚性平台1保持紧密贴合，便会与其发生共振，进而实现钛合金工件残余应力的消除。位于振幅最大处使得其残余应力消除最大化。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种钛合金去应力装置，其特征是：包括刚性平台(1)、激振器(7)、工件夹持组件、振动传感器(13)和振动时效调节仪(18)，所述激振器(7)和工件夹持组件均与刚性平台(1)可拆卸连接，所述振动传感器(13)与工件夹持组件固定连接；所述刚性平台(1)底部对称设有4根支撑柱(3)，每根所述支撑柱(3)底部设有橡胶垫(2)。

2.根据权利要求1所述的一种钛合金去应力装置，其特征是：所述刚性平台(1)由刚性平板(101)和横梁(8)组成，所述刚性平板(101)通过横梁(8)组装为刚性平台(1)，相邻两块所述刚性平板(101)之间设有卡口(9)。

3.根据权利要求1所述的一种钛合金去应力装置，其特征是：所述工件夹持组件包括固定平台(10)，所述固定平台(10)底面一侧对称设有插入螺杆(15)，所述插入螺杆(15)螺纹连接有锁定螺帽(16)，所述固定平台(10)顶部远离插入螺杆(15)一侧设有固定螺杆(12)，所述固定螺杆(12)与固定平台(10)之间套设有调节平台(11)，所述调节平台(11)与固定螺杆(12)之间设有调节螺帽(14)，所述调节螺帽(14)与固定螺杆(12)螺纹连接，所述固定平台(10)顶部与振动传感器(13)连接，所述振动传感器(13)底部设有传感器连接线(17)，所述传感器连接线(17)穿过固定平台(10)向下延伸。

4.根据权利要求3所述的一种钛合金去应力装置，其特征是：所述激振器(7)底部固定连接有固定器(4)，所述固定器(4)由2个C形框(401)和2根连接杆(402)组成，2根所述连接杆(402)与2个所述C形框(401)的顶部横杆构成一个矩形框；所述激振器(7)远离C形框(401)开口一侧设有传输线(5)。

5.根据权利要求4所述的一种钛合金去应力装置，其特征是：所述C形框(401)顶部横杆连接有固定组件(6)，所述固定组件(6)包括活动螺杆(601)和卡合平台(602)，所述活动螺杆(601)穿过C形框(401)的顶部横杆，所述活动螺杆(601)的尾部与卡合平台(602)连接，所述卡合平台(602)位于C形框(401)顶部横杆的下方。

6.根据权利要求4所述的一种钛合金去应力装置，其特征是：所述振动时效调节仪(18)顶部设有显示屏(19)，所述振动时效调节仪(18)正面设有控制键盘(20)和连接端口(23)，所述振动时效调节仪(18)内部设有控制器(22)和处理器(21)。

7.根据权利要求6所述的一种钛合金去应力装置，其特征是：所述传感器连接线(17)通过连接端口(23)连接振动传感器(13)和振动时效调节仪(18)。

8.根据权利要求6所述的一种钛合金去应力装置，其特征是：所述传输线(5)通过连接端口(23)连接激振器(7)和振动时效调节仪(18)。