CN1262152A - 一种使用新型激振器的金属结构件自动振动消除应力方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种由微型计算机控制的使用新型激振器用于金属结构件的自动振动消除应力方法,该方法包括对新型磁致(电致)伸缩材料制造的激振器的自动控制,使用一键启动或停止,自动完成共振频率的检测、消除应力加工过程和输出检测数据(打印和显示)。其主要优点是激振力的大小不会随频率改变、操作非常简便、加工过程实现完全自动化、激振器可自动调节激振力、激振频率范围大和使用超音频振动加工。
Description
本发明属于机械加工方法，涉及一种使用新型激振器的金属结构件自动振动消除应力方法，其主要特点是在使用新型激振器的基础上完全实现了振动消除应力的自动化。
振动消除应力(Vibration Stress Relief)方法在中国称为振动时效，是取代传统的自然时效(NSR)和热时效(TSR)的一种机械加工工艺技术，其原理是利用可控制共振方法使金属结构件内部残余应力得到释放，降低或匀化金属结构件的残余应力，提高抗动载变形能力，稳定尺寸精度和防止裂纹。目前已有的振动消除应力方法使用的是直流(或交流)电机拖动的激振器，其缺点是激振力无法自动调节、激振力随频率的升高而大幅增加、附加振动大、频率范围窄和不能实现单键操作(必须加辅助控制)等；同时无检测高次谐波功能，不能优化选择共振峰，因此不能实现完全自动化和达到最佳加工效果。
本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种激振力大小可自动调节且不会随频率升高而改变、频率调节范围宽、可检测高次谐波和优化选择共振峰等的使用新型激振器的金属结构件自动振动消除应力方法。
本发明的内容是一种使用新型激振器的金属结构件自动振动消除应力方法，包括使用磁致(电致)伸缩材料〖例如铽镝铁(Tb2Dy)Fe2等〗制造的新型激振器、控制方法和运行过程，其主要特征是：
使用的激振器为在外加磁场(或电场)下会改变尺寸的材料(磁致伸缩或电致伸缩材料)制造，可通过改变磁场(或电场)的强度经过转换产生可无级控制的振动(同震动)量的大小，同时可通过改变磁场(或电场)的频率改变振动频率，其振动频率除普通的低频段外还可达到超音频段；
控制方法为：使用微型计算机控制产生稳定可调节的电压(或电流)源，通过调节电压(或电流)值控制磁场(或电场)的强度来改变振动量的大小，同时微型计算机控制电子开关的动作频率来改变磁场(或电场)频率达到控制振动频率的目的；
运行过程为：按键启动后自动在一定的频率范围内由低向高(或由高向低)扫频，自动完成共振峰的选择，根据自动在共振峰前沿慢扫描进入标准JB5926/T规定的加工点和完成加工过程；激振力根据需要自动调节。
本发明内容所述运行过程的启动仪按一键完成，其停止在自动完成所有运行过程后自动进行，在运行过程中也可按同一键或另一键使运行过程中止(即停止)。
本发明内容所述适合消除应力加工的共振峰选择由微型计算机检测分析完成，是在扫频范围内优先选择能激励出一定值的高次谐波的共振峰值，如无此类共振峰，则选择二个有一定振动量的最低频率共振峰进行加工和补充加工。
本发明内容所述方法是采用在已选择的共振峰前沿慢扫描(扫频)的方式寻找加工位置，在准确定位后自动进入加工状态。
本发明内容所述激振器的激振力可自动调节，加工过程中可自动控制振动量的大小。
本发明内容所述激振器的频率控制段可达到超音频，实现大能量超音频加工。
本发明的优点是使用了新型激振器，其激振力的大小可通过调节电压(或电流)调节，通过微型计算机的控制实现自动化，且激振力的大小不会随频率升高而改变，频率调节范围宽，除普通低频振动外还可采用超音频振动方式，提高处理效果和减少噪音；采用高次谐波检测完成共振峰的优化选择和使用单键启动、停止的简便操作，从而克服现有振动消除应力方法存在的缺陷。
图1为采用磁致伸缩材料新型激振器的一种结构示意图；
图2为采用磁致伸缩材料新型激振器的另一种结构示意图；
图3为采用电致伸缩材料新型激振器的结构示意图；
图4为金属结构件振动消除应力加工工艺示意图；
图5为本发明操作和显示面板图。
下面结合附图通过实施例对本发明作进一步描述。
一种使用新型激振器的金属结构件自动振动消除应力方法，包括使用磁致(电致)伸缩材料〖如铽镝铁(Tb2Dy)Fe2等〗制造的新型激振器、控制方法和运行过程；
所述激振器为在外加磁场(或电场)下会改变尺寸的材料(磁致伸缩或电致伸缩材料)制造，可通过改变磁场(或电场)的强度经过转换产生可无级控制的振动(同震动)量的大小，同时可通过改变磁场(或电场)的频率改变振动频率。其振动频率除普通的低频段外还可达到超音频段。
所述控制方法为：使用微型计算机控制产生稳定可调节的电压(或电流)源，通过调节电压(或电流)值控制磁场(或电场)的强度来改变振动量的大小，同时微型计算机控制电子开关的动作频率来改变磁场(或电场)频率达到控制振动频率的目的。
所述运行过程为：按键启动后自动在一定的频率范围内由低向高(或由高向低)扫频，自动完成共振峰的选择，根据自动在共振峰前沿慢扫描进入标准JB5926/T规定的加工点和完成加工过程。激振力根据需要自动调节。
所述的激振器的结构如图1～3所示。图1和图2中：1为磁致伸缩材料，其在由导磁材料制造的可动重量头2和底座4组成闭合磁路由导电线圈3通电形成磁场中产生尺寸变化，带动重量头2产生振动。改变加载于3的电压(或电流)大小可改变1的伸缩尺寸，从而改变振动力的大小；改变加载于3的电压(或电流)频率即可改变振动频率。如图3所示的结构中，5为电致伸缩材料，其在由导电材料制造的可动重量头6和底座7通电形成的电场中产生尺寸变化，带动重量头6产生振动。改变加载于6、7之间的电压大小可改变5的伸缩尺寸，从而改变振动力的大小；改变加载于6、7的电压频率即可改变振动频率。
采用本发明的加工工艺如图4所示，8为被加工金属结构件9与地基13之间的由弹性材料制造的支撑，其作用是形成缓冲，减少对地基的振动和使金属结构件形成悬挂状态；按键启动后微型计算机为核心组成控制器12控制激振器3产生的振动，由拾振器(或称传感器)11将振动量传回控制器12检测，具体步骤为：振动频率由低至高(也可由高至低)逐渐变化(扫频)，控制器12接受拾振器11的信号同时检测低频振动量和高次谐波量，在检测获得的多个共振峰中优化选择，如优先选择高次谐波量大的共振峰进行一次振动消除应力加工，若无有高次谐波量的共振峰，则同时选择二个最低频率且有一定振动量的共振峰进行一次振动消除应力加工和一次补充振动消除应力加工；在每次进入加工点时，采用在选定的共振峰前沿用慢扫描的方式，便于准确寻找加工点；在振动消除应力的加工过程中，可通过改变激振力的量控制振动量，可防止过强的振动损坏金属结构件；完成加工过程后，自动在加工所选的共振峰前后一定范围内进行局部扫频；局部扫频完成后自动停止；在启动至自动停止间控制器自动记录所有数据，停止后打印记录和计算数据、曲线和结果。
所述以微型计算机为核心组成的控制器具备软件分析功能，在加工过程中无须改变图4中的支撑8、激振器10和拾振器11的位置即可作自动适应调节控制和获得最好的加工效果。
采用本发明的操作和显示面板如图5所示，14为高速打印机，用于输出数据和曲线；15为显示屏，可显示工作状态、电量参数和物理参数；16为电源开关，用于接通和关断控制器和激振器电源；17为启动和停止按键，也可分为二个按键。
本发明的内容均可实施并具有所述良好效果，略。
Claims (6)
1.一种使用新型激振器的金属结构件自动振动消除应力方法，包括使用磁致(电致)伸缩材料制造的新型激振器、控制方法和运行过程，其特征是：
使用的激振器为在外加磁场(或电场)下会改变尺寸的材料(磁致伸缩或电致伸缩材料)制造，可通过改变磁场(或电场)的强度经过转换产生可无级控制的振动(同震动)量的大小，同时可通过改变磁场(或电场)的频率改变振动频率，其振动频率除普通的低频段外还可达到超音频段；
控制方法为：使用微型计算机控制产生稳定可调节的电压(或电流)源，通过调节电压(或电流)值控制磁场(或电场)的强度来改变振动量的大小，同时微型计算机控制电子开关的动作频率来改变磁场(或电场)频率达到控制振动频率的目的；
运行过程为：按键启动后自动在一定的频率范围内由低向高(或由高向低)扫频，自动完成共振峰的选择，根据自动在共振峰前沿慢扫描进入标准JB5926/T规定的加工点和完成加工过程；激振力根据需要自动调节。
2.按权利要求1所述使用新型激振器的金属结构件自动振动消除应力方法，其特征是：运行过程的启动仅按一键完成，其停止在自动完成所有运行过程后自动进行，在运行过程中也可按同一键或另一键使运行过程中止(即停止)。
3.按权利要求1所述使用新型激振器的金属结构件自动振动消除应力方法，其特征是：适合消除应力加工的共振峰选择由微型计算机检测分析完成，是在扫频范围内优先选择能激励出一定值的高次谐波的共振峰值，如无此类共振峰，则选择二个有一定振动量的最低频率共振峰进行加工和补充加工。
4.按权利要求1所述使用新型激振器的金属结构件自动振动消除应力方法，其特征是：该方法是采用在已选择的共振峰前沿慢扫描(扫频)的方式寻找加工位置，在准确定位后自动进入加工状态。
5.按权利要求1所述使用新型激振器的金属结构件自动振动消除应力方法，其特征是：激振器的激振力可自动调节，加工过程中可自动控制振动量的大小。
6.按权利要求1所述使用新型激振器的金属结构件自动振动消除应力方法，其特征是：激振器的频率控制段可达到超音频，实现大能量超音频加工。
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1999
- 1999-12-17 CN CN 99117461 patent/CN1262152A/zh active Pending
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