專利名稱：一種大功率應(yīng)力消除沖擊機(jī)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大功率應(yīng)力消除沖擊機(jī)方法。這種方法主要是超聲波金屬焊接和超聲波應(yīng)力消除機(jī)，對大功率超聲波應(yīng)力消除機(jī)的設(shè)計和信號源跟蹤機(jī)理取得了很好的效果
背景技術(shù)：
近年來，隨著我國船舶制造業(yè)和金屬焊接制造業(yè)的飛速發(fā)展，對于船舶和金屬焊接技術(shù)和質(zhì)量的要求越來越高，對于當(dāng)前船舶金屬焊接過程中由于焊接面的應(yīng)力得不到及時的消除而在長期使用過程中引起的焊接面斷裂的問題，俄羅斯于90年代初首先提出了利用超聲波技術(shù)以消除金屬焊接過程中產(chǎn)生的應(yīng)力。超聲波技術(shù)的應(yīng)用開始于上世紀(jì)，功率超聲波設(shè)備利用超聲波的能量通過換能器改變某些材料的狀態(tài)或把電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械力作功，隨著超聲技術(shù)的日趨成熟，其應(yīng)用也越來越廣。作為超聲學(xué)也成為自然科學(xué)的一個重要分支。功率超聲的主要研究對象是研究高強(qiáng)度超聲的產(chǎn)生、強(qiáng)超聲在媒體中的轉(zhuǎn)播規(guī)律、強(qiáng)超聲和物質(zhì)間的相互作用以及超聲技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的各種應(yīng)用。功率超聲是以計算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)、材料學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)的現(xiàn)代高新技術(shù)，其應(yīng)用遍及航空、航海、國防、生物工程、醫(yī)療衛(wèi)生、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。當(dāng)今，超聲技術(shù)已成為國際上公認(rèn)的高科技領(lǐng)域，其有關(guān)產(chǎn)品涉及到振動學(xué)、聲學(xué)、電學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、材料學(xué)等新技術(shù)學(xué)科。可以預(yù)見，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，功率超聲的應(yīng)用必將會在我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮越來越大的作用。對于應(yīng)用機(jī)械工程和加工工業(yè)中的許多承載型結(jié)構(gòu)，防止發(fā)生疲勞破壞至關(guān)重要。建筑和農(nóng)業(yè)設(shè)備、橋梁、船、起重機(jī)械以及船用柴油機(jī)等旋轉(zhuǎn)設(shè)備都是一些承受重大疲勞載荷的復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)。在循環(huán)加載過程中，裝配式結(jié)構(gòu)中耐疲勞能力最差的位置往往在焊接接頭上。焊接區(qū)域易產(chǎn)生整體應(yīng)力集中，并且更常具有較高的拉伸殘余應(yīng)力，如不消除應(yīng)力很容易在焊接處造成折裂。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上的不足，本發(fā)明的目的是提出一種大功率應(yīng)力消除沖擊機(jī)方法，此方法對超聲波金屬焊接和超聲波應(yīng)力消除機(jī)的研究，對大功率超聲波應(yīng)力消除機(jī)的設(shè)計和信號源跟蹤機(jī)理取得了很好的效果。與目前已有的表面處理工程方法相比較，超聲沖擊技術(shù)的特點(diǎn)是單位時間內(nèi)輸入能量高，實(shí)施設(shè)備裝置的比能量(輸出能量與裝置質(zhì)量之比)大，輸入的超聲沖擊能量可表述成J = 2 31 P Cv2A2(式中V為超聲振動頻率，Hz ；A為超聲振動的振幅；c為超聲振動的傳播速度；P為被加工件的材料密度)。其方法一般分為兩類一類是改變焊縫附近應(yīng)力分布，以便產(chǎn)生有利的壓縮殘余應(yīng)力。二類是改變焊趾的局部幾何形狀，以便消除初始缺陷，并降低局部應(yīng)力集中。
本超聲波焊接機(jī)的原理是利用高頻振動產(chǎn)生的能量，將同種或異種金屬，在適當(dāng)?shù)膲毫ο峦ㄟ^高頻冷摩檫及水平運(yùn)動把材料表面分子相互滲合達(dá)到焊接之目的。本方法優(yōu)點(diǎn)是1.兩種材料不熔融，不脆弱金屬特性；2.焊接不加任何焊劑，故焊 接后導(dǎo)電性好；3.對金屬表面要求低，氧化或電鍍均可焊接；4.焊接時間短，焊接無火花，焊點(diǎn)無電流，環(huán)保安全。
權(quán)利要求
1.一種大功率應(yīng)力消除沖擊機(jī)方法是單位時間內(nèi)輸入能量高，實(shí)施設(shè)備裝置的比能量(輸出能量與裝置質(zhì)量之比)大，輸入的超聲沖擊能量可表述成J = 2π pCv2A2(式中V為超聲振動頻率,Hz ；A為超聲振動的振幅；c為超聲振動的傳播速度；P為被加工件的材料密度)。
高的沖擊能量使被加工件的表面溫度以極高的速度上升到600°C，并以極快的速度冷卻，這種高能量輸入到試件焊縫區(qū)的表面后，使能量作用區(qū)的表面金屬的相們組織發(fā)生一定的變化，按試驗(yàn)研究的結(jié)果表明，這種相位組織變化所引起的效應(yīng)有1)使焊縫區(qū)的金屬表面層內(nèi)的拉伸殘余應(yīng)力變?yōu)閴簯?yīng)力，或使拉伸殘余應(yīng)力大幅度地下降,從而能大幅度地提高結(jié)構(gòu)的使用疲勞壽命；2)表面層內(nèi)的金屬晶粒變細(xì)，從而使表面層的強(qiáng)度和硬度性能亦有相應(yīng)的提聞。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的大功率應(yīng)力消除沖擊機(jī)方法，主要一般分為兩類一類是改變焊縫附近應(yīng)力分布，以便產(chǎn)生有利的壓縮殘余應(yīng)力。二類是改變焊趾的局部幾何形狀，以便消除初始缺陷，并降低局部應(yīng)力集中。國際焊接協(xié)會對常見焊接后的處理方法(包括打磨、TIG熔修、噴丸和針擊)進(jìn)行詳細(xì)的說明。超聲波沖擊處理是一種理想的新型焊后應(yīng)力消除法。
全文摘要
一種大功率應(yīng)力消除沖擊機(jī)方法此方法超聲沖擊技術(shù)的特點(diǎn)是單位時間內(nèi)輸入能量高，實(shí)施設(shè)備裝置的比能量(輸出能量與裝置質(zhì)量之比)大，輸入的超聲沖擊能量可表述成J＝2πρCv2A2(式中v為超聲振動頻率，Hz；A為超聲振動的振幅；c為超聲振動的傳播速度；ρ為被加工件的材料密度)。
文檔編號C22F3/00GK102839275SQ201110172400
公開日2012年12月26日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者楊際榮 申請人:鎮(zhèn)江華揚(yáng)信息科技有限公司