本發(fā)明涉及應力消除技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于消除粉末壓制體應力的超聲振動時效裝置。

背景技術(shù)：

金屬構(gòu)件經(jīng)過焊接、鑄造、鍛造、機械加工等工藝過程，引起內(nèi)部品格形變，必然會產(chǎn)生殘余應力，極大地降低構(gòu)件的極限強度和疲勞強度，甚至會產(chǎn)生裂紋和脆性斷裂，而且在加工及使用中由于殘余應力的松弛，使零件產(chǎn)生變形，大大地影響了構(gòu)件的尺寸、位置精度和整機性能，降低這種內(nèi)應力目前主要通過時效的方法；同樣的，粉末壓制體加工的過程中也會產(chǎn)生應力，由于，粉末壓制體與金屬構(gòu)件的應力不同，所以，針對金屬構(gòu)件的應力消除裝置未必能適應粉末壓制體，另外，由于粉末壓制體自身的特性，其往往具有多方向的應力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對如何消除粉末壓制體應力，本申請?zhí)峁┮环N適用于消除粉末壓制體應力的超聲振動時效裝置，包括振動基架、振動平臺、多個超聲波換能器和信號發(fā)生器；

振動平臺水平設(shè)置于振動基架的頂部，多個超聲波換能器豎向陣列排布于振動基架內(nèi)，且，多個超聲波換能器的輸出軸分別接觸至振動平臺的底面；

信號發(fā)生器用于分別向各個超聲波換能器提供激振頻率，并用于對各個超聲波換能器發(fā)射的超聲波的相位、頻率和幅度進行調(diào)控。

一種實施例中，超聲波換能器可拆卸安裝于振動基架內(nèi)。

一種實施例中，超聲波換能器的類型為磁致伸縮換能器或壓電陶瓷換能器，且，磁致伸縮換能器可拆卸更換為壓電陶瓷換能器，或者，壓電陶瓷換能器可拆卸更換為磁致伸縮換能器。

一種實施例中，振動平臺的上表面設(shè)有用于安裝粉末壓制體的安裝孔陣列。

一種實施例中，還包括限位部，限位部包括限位支架和限位緩沖器，限位支架呈匸型；

限位支架的底邊框的自由端固定連接于振動基架的外側(cè)壁，限位支架的頂邊框位于振動平臺的上方；

限位緩沖器設(shè)置于限位支架的頂邊框的內(nèi)壁，并與振動平臺的上下相對。

一種實施例中，還包括承載板，承載板固定設(shè)置于振動平臺的底部，超聲波換能器的輸出軸接觸至承載板的底面。

一種實施例中，信號發(fā)生器包括采樣電路、功率控制電路和相位控制電路；

采樣電路用于采集超聲波換能器輸入端的電壓和電流；

功率控制電路用于控制電壓或電流以控制超聲波換能器輸出穩(wěn)定功率；

相位控制電路用于對電壓和電流的相位進行調(diào)整以控制超聲波換能器工作于諧振頻率點。

一種實施例中，信號發(fā)生器還包括頻率調(diào)制電路，頻率調(diào)制電路用于將激振頻率調(diào)制成高頻和低頻相間的激振頻率。

依據(jù)上述實施例的超聲振動時效裝置，由于將多個超聲波換能器陣列排布于振動基架內(nèi)，信號發(fā)生器分別向各個超聲波換能器提供激振頻率，超聲波換能器通過振動平臺對粉末壓制體進行超聲振動，通過陣列式振動能消除粉末壓制體多個方向的應力，而且，通過對超聲波的相位、頻率和幅度進行調(diào)控，能對不同方向的應力具有針對性的消除。

進一步，能針對粉末壓制體的不同類型，選擇與其相適應的超聲波換能器，如，由原來的磁致伸縮換能器可拆卸更換為壓電陶瓷換能器，或者，由原來的壓電陶瓷換能器可拆卸更換為磁致伸縮換能器，以解決現(xiàn)有超聲振動時效裝置功能單一的問題。

進一步，通過對超聲波換能器的電壓或電流進行控制，以使其輸出穩(wěn)定功率，同時，還對其電壓和電流進行相位控制，以使其始終工作于諧振頻率點。

進一步，通過對超聲波換能器的激振頻率調(diào)制成高頻和低頻相間，使超聲波換能器能從宏觀和微觀上對粉末壓制體進行應力消除。

附圖說明

圖1為超聲振動時效裝置示意圖；

圖2為振動平臺結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。

本例提供一種適用于消除粉末壓制體應力的超聲振動時效裝置，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，包括振動基架1、振動平臺2、多個超聲波換能器3和信號發(fā)生器4。

其中，振動平臺2通過連接板5水平設(shè)置于振動基架1的頂部，多個超聲波換能器3豎向陣列排布于振動基架1內(nèi)，且各個超聲波換能器3的輸出軸分別接觸至振動平臺2的底面。

具體的，振動基架1相對的內(nèi)側(cè)壁上分別設(shè)有固定支架11，通過螺栓12將法蘭盤13分別與固定支架11固定連接，超聲波換能器3可拆卸連接于法蘭盤12，且，多個超聲波換能器3陣列排布于法蘭盤13；本例的超聲波換能器3的類型為磁致伸縮換能器或壓電陶瓷換能器，可根據(jù)粉末壓制體的類型選擇超聲波換能器3的類型，如，可由原來的磁致伸縮換能器拆卸更換為壓電陶瓷換能器，或者，由原來的壓電陶瓷換能器可拆卸更換為磁致伸縮換能器，即，本例的超聲振動時效裝置可根據(jù)粉末壓制體的工況、工件的變化，選擇振動特性和電學特性不同的壓電陶瓷換能器或磁致伸縮換能器，與現(xiàn)有的超聲振動時效裝置功能單一相比，本例的超聲振動時效裝置能根據(jù)粉末壓制體的類型更換相應的超聲波換能器3，因此，本例的超聲振動時效裝置具有功能多樣性。

進一步，為了針對粉末壓制體的應力位置時行定位振動，如圖2所示，本例的振動平臺2的上表面設(shè)有用于安裝粉末壓制體的安裝孔陣列21，將固定有粉末壓制體的夾具通過安裝孔陣列21安裝于振動平臺2上，且粉末壓制體的應力位置與振動平臺2固定接觸，夾具固定后，粉末壓制體的定位方向與超聲振動方向成一固定角度，再對粉末壓制體進行超聲激勵振動。

進一步，當振動平臺2被振動時，為了限制振動平臺2的振動幅度，本例還包括限位部，限位部包括限位支架6和限位緩沖器7，限位支架6呈匸型，限位支架6的底邊框的自由端固定連接于振動基架1的外側(cè)壁，且限位支架6的頂邊框位于振動平臺2的上方，限位緩沖器7設(shè)置于限位支架6的頂邊框的內(nèi)壁，并與振動平臺上下相對，具體的，限位緩沖器7具有彈性，其下表面與連接板5的上表面接觸，當振動平臺2被振動時，振動平臺2帶動連接板5振動，限位緩沖器7對連接板5進行緩沖限位，達到對振動平臺2進行限位的目的。

進一步，本例還包括承載板8，承載板8固定設(shè)置于振動平臺2的底部，超聲波換能器3的輸出軸接觸至承載板8的底面，通過超聲波換能器3對承載板8進行超聲振動，并由承載板8將振動能量傳輸至振動平臺2。

進一步，為了使超聲波換能器3輸出穩(wěn)定功率，本例的信號發(fā)生器4包括采樣電路41和功率控制電路42，采樣電路41用于采集超聲波換能器3輸入端的電壓和電流；功率控制電路42用于控制電壓或電流以控制超聲波換能器3輸出穩(wěn)定功率，功率控制電路42可以為pi閉環(huán)控制，將采集的電壓或電流作為pi閉環(huán)控制的反饋電壓或電流，通過對電壓或電流進行pi調(diào)解，以使超聲波換能器3輸出穩(wěn)定功率，功率控制電路42也可以是現(xiàn)有的常規(guī)的功率控制電路，只要能達到控制超聲波換能器3輸出穩(wěn)定功率的目的即可。

進一步，為了使超聲波換能器3工作在其諧振頻率點上，進而產(chǎn)生穩(wěn)定的振動，本例的信號發(fā)生器還包括相位控制電路43，相位控制電路43用于對采樣電路41采集的電壓和電流的相位進行調(diào)整以控制超聲波換能器3工作于諧振頻率點，具體的，相位控制電路43可以是pi閉環(huán)控制，相位控制電路43通過檢測電壓和電流的相位，并將該相位差作為pi閉環(huán)控制的反饋信號，對電壓和電流的相位進行調(diào)解，使電壓和電流的相位相同，進而，可使超聲波換能器3產(chǎn)生諧振，即工作在諧振頻率點。

進一步，為了對粉末壓制體的應力進行宏觀和微觀消除，本例的信號發(fā)生器還包括頻率調(diào)制電路44，頻率調(diào)制電路44用于將激振頻率調(diào)制成高頻和低頻相間的激振頻率，使得超聲波換能器3根據(jù)高頻和低頻相間的激振頻率產(chǎn)生相應的振動，達到宏觀和微觀控制的目的；具體的，由于粉末壓制體隨著應力的改變其諧振頻率隨之改變，振動時效裝置的諧振頻率也會發(fā)生偏移，導致超聲波換能器3輸出效率降低，損耗增大，輸出功率減??；因此，利用功率輸出反饋調(diào)制頻率的頻率調(diào)制電路44，實時讀取輸出功率數(shù)據(jù)，在輸出功率低于一定允許范圍時，調(diào)節(jié)功放的輸出頻率，以適應負載動態(tài)變化，跟蹤作用粉末壓制體的諧振頻率。

以上應用了具體個例對本發(fā)明進行闡述，只是用于幫助理解本發(fā)明，并不用以限制本發(fā)明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，還可以做出若干簡單推演、變形或替換。