專利名稱：頻譜諧波時效設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及消除熱應カ設備領域，尤其涉及頻譜諧波時效設備。
背景技術：
金屬エ件在鋳造、鍛壓、焊接和切削加工及使用過程中，由于 內部產生殘余應力，使エ件在使用中尺寸精度得不到保證，為此通常采用熱時效和自然時效消除殘余應力。但自然時效周期長，熱時效耗能高，費用高，污染環(huán)境。經粗略統(tǒng)計，目前全國機械制造行業(yè)采用熱時效方法消除應カ的エ藝環(huán)節(jié)，年耗能800 1000萬tce，費用在100億元以上。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有熱時效方法消除應カ耗能高，費用高，污染環(huán)境以及自然時效消除殘余應カ周期長等缺陷而提供一種能夠產生多方向消除應力、均化殘余應カ分布的耗能低、費用小、無污染的頻譜諧波時效設備。本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)頻譜諧波時效設備，包括控制器、激振器、加速度傳感器、A/D轉換器和頻譜分析儀，所述控制器驅動激振器進行振動，通過加速度傳感器采集信號，經A/D轉換器轉換成相應信號輸送至頻譜分析儀進行分析，獲得エ件的固有頻率及其諧振頻率分布后輸送至所述控制器，由所述控制器中數(shù)據(jù)處理模塊對所獲得的諧振頻率進行自動選取，最后驅動所述激振器對所選取的諧振頻率依次進行振動時效處理。優(yōu)選的，所述通過加速度傳感器采集信號是在1000 5000rpm的轉速范圍內進行的。優(yōu)選的，所述對獲得的諧振頻率進行自動選取時選取范圍在16. 7 200Hz以內的頻率。優(yōu)選的，所述對獲得的諧振頻率進行自動選取時選取要處理的頻率個數(shù)為3 7個。優(yōu)選的，所述對獲得的諧振頻率進行自動選取時選取要處理的頻率個數(shù)為5個。優(yōu)選的，所述對選取的諧振頻率依次進行振動時效處理時激振頻率選取范圍在16. 7 167. 7Hz 以內。優(yōu)選的，所述對選取的諧振頻率依次進行振動時效處理時遇到共振頻率，自動跳開所述共振頻率去處理下ー個頻率。優(yōu)選的，所述對選取的諧振頻率依次進行振動時效處理時是以最佳疲勞載荷加載原則為判據(jù)來確定所選取頻率需要處理的時間。優(yōu)選的，所述頻譜諧波時效設備還包括用來防止信號由于外界電磁干擾造成波動、失真的電磁屏蔽結構。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為通過施加合適的能量在多個諧波頻率振動，引起高次諧波累積振動產生多方向動應力，與多維分布的殘余應カ疊加，造成塑性變形，從而降低エ件上的峰值殘余應力，均化工件上的殘余應カ分布，同時還具備消除應カ周期短，耗能低，費用少，對環(huán)境友好，設備穩(wěn)定、精度高等優(yōu)點。


圖I為本發(fā)明頻譜諧波時效設備的工作原理示意圖；圖2為本發(fā)明用于消除エ件應力的エ藝流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。實施例頻譜諧波時效設備，包括控制器、激振器、加速度傳感器、A/D轉換器和頻譜分析 儀，在エ件上安裝所述激振器、加速度傳感器，并將二者與控制器相連，設備工作時所述控制器驅動激振器進行振動(最大激振カ可達80kN)，通過加速度傳感器，在1000 5000rpm的轉速范圍內采集信號，經A/D轉換器(高速、多通道的A/D轉換，保證了數(shù)據(jù)的高速采集和實時處理)轉換成相應信號輸送至FFT頻譜分析儀進行分析，獲得エ件的固有頻率及其諧振頻率分布后輸送至所述控制器，由所述控制器中數(shù)據(jù)處理模塊對所獲得的諧振頻率進行自動選取，最后驅動所述激振器對所選取的諧振頻率依次進行振動時效處理。在本實施例中，對所獲得的諧振頻率進行自動選取的原則為①多振型原則最大能量吸收原則；③頻譜分析只選取范圍在16. 7 200Hz以內的頻率，處理的激振頻率選取范圍在16. 7 167. 7Hz以內。選取時為循環(huán)選擇頻率，同時具備加速度延時保護功能和亞共振頻率自動過峰功能。在本實施例中，自動選取要處理的頻率個數(shù)為3個到7個。自動選取要處理的頻率個數(shù)最佳為5個，另外選取2個備用諧振頻率。在本實施例中，以最佳疲勞載荷加載原則為判據(jù)來確定所選取頻率需要處理的時間。順序處理選取的頻率時,若有共振頻率,則自動跳開共振頻率去處理下ー個頻率。上述實施例將先進、成熟的電子測量技術、計算機技術和自動控制技術等結合在一起，實現(xiàn)機電一體化，其工作原理如圖I所示，通過傅立葉分析尋找低次諧波，施加合適的能量在多個諧波頻率振動，引起高次諧波累積振動產生多方向動應力，與多維分布的殘余應カ疊加，造成塑性變形，從而降低峰值殘余應カ，同時使殘余應カ分布均化。將本發(fā)明的設備用于消除エ件應カ如圖2所示，エ件在毛坯狀態(tài)下、粗加工之后、半精加之后用頻譜諧波時效的方式取代原來的熱時效，以消除材料和加工之后產生的殘余應力，提高尺寸精度穩(wěn)定性，防止變形開裂。本發(fā)明的頻譜諧波時效設備可廣泛應用于各行業(yè)的機械制造領域，目前我國機械加工行業(yè)熱時效エ件總量約為3. 2億t，如果采用頻譜諧波時效方式替代傳統(tǒng)熱時效方式，毎年只需消耗5萬tce，使用費用不到I億元，其節(jié)能空間廣闊。
權利要求
1.頻譜諧波時效設備，其特征在于所述頻譜諧波時效設備包括控制器、激振器、加速度傳感器、A/D轉換器和頻譜分析儀，所述控制器驅動激振器進行振動，通過加速度傳感器采集信號，經A/D轉換器轉換成相應信號輸送至頻譜分析儀進行分析，獲得工件的固有頻率及其諧振頻率分布后輸送至所述控制器，由所述控制器中數(shù)據(jù)處理模塊對所獲得的諧振頻率進行自動選取，最后驅動所述激振器對所選取的諧振頻率依次進行振動時效處理。
2.如權利要求I所述的頻譜諧波時效設備，其特征在于所述通過加速度傳感器采集信號是在1000 5000rpm的轉速范圍內進行的。
3.如權利要求I所述的頻譜諧波時效設備，其特征在于所述對獲得的諧振頻率進行自動選取時只選取范圍在16. 7 200Hz以內的頻率。
4.如權利要求3所述的頻譜諧波時效設備，其特征在于所述對獲得的諧振頻率進行自動選取時選取要處理的頻率個數(shù)為3 7個。
5.如權利要求3所述的頻譜諧波時效設備，其特征在于所述對獲得的諧振頻率進行自動選取時選取要處理的頻率個數(shù)為5個。
6.如權利要求I所述的頻譜諧波時效設備，其特征在于所述對選取的諧振頻率依次進行振動時效處理時激振頻率選取范圍在16. 7 167. 7Hz以內。
7.如權利要求6所述的頻譜諧波時效設備，其特征在于所述對選取的諧振頻率依次進行振動時效處理時遇到共振頻率，自動跳開所述共振頻率去處理下一個頻率。
8.如權利要求7所述的頻譜諧波時效設備，其特征在于所述對選取的諧振頻率依次進行振動時效處理時是以最佳疲勞載荷加載原則為判據(jù)來確定所選取頻率需要處理的時間。
9.如權利要求I至8中任一項所述的頻譜諧波時效設備，其特征在于所述頻譜諧波時效設備還包括用來防止信號由于外界電磁干擾造成波動、失真的電磁屏蔽結構。
全文摘要
本發(fā)明涉及頻譜諧波時效設備，包括控制器、激振器、加速度傳感器、A/D轉換器和頻譜分析儀，所述控制器驅動激振器進行振動，通過加速度傳感器采集信號，經A/D轉換器轉換成相應信號輸送至頻譜分析儀進行分析，獲得工件的固有頻率及其諧振頻率分布后輸送至所述控制器，由所述控制器中數(shù)據(jù)處理模塊對所獲得的諧振頻率進行自動選取，最后驅動所述激振器對所選取的諧振頻率依次進行振動時效處理。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明能夠產生多方向消除應力、均化殘余應力分布，同時還具備消除應力周期短，耗能低，費用少，對環(huán)境友好，設備穩(wěn)定、精度高等優(yōu)點。
文檔編號C21D10/00GK102816920SQ201110156219
公開日2012年12月12日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權日2011年6月10日
發(fā)明者王光榮, 孫超 申請人:安徽省科捷再生能源利用有限公司