专利名称：一种新型振动发生器及使用该器消除金属件残余应力的方法
技术领域：
本发明涉及产生振动的装置及使用该装置来完成某一目的的方法，具体地说是一种新型振动发生器及使用该振动发生器消除金属构件残余应力的方法。
振动时效是一种利用共振原理消除和均化金属结构件内部残余应力的时效方法，目前已有的振动时效方法是采用直流或交流电动机带动偏心轮产生振动，在某一转速下使工件产生共振，这种方法产生的振动振幅大，噪音很大，容易使金属结构件产生裂纹并迅速扩张，而使金属结构件失效，所以在压力容器行业禁用振动时效，另外现有的振动时效方法的激振力的调节是通过扳手调节偏心轮的偏心距来实现的，偏心距的大小分为三个档位，无法实现无级调节和自动控制。
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种新型振动发生器及使用该器消除金属构件残余应力的方法，它采用发生器作为振动源，在恒定的激振力作用下，频率连续变化，通过金属构件加速度的变化确定谐振频率及振动时效的最佳参数对金属构件进行加工，整个过程金属构件产生的振幅很小，不易产生疲劳裂纹，而且可使原有裂纹处的残余应力释放，防止裂纹的扩张，激振力的调节可通过控制器控制电流或电压的大小来实现。
本发明的目的是这样实现的新型振动发生器，包括外壳、端盖、底座，特点是在外壳上部壳体中部设有一可动头、内部设有骨架、磁致伸缩材料、永磁铁、弹簧、输出杆、下部设有端盖、外部设有一接口；骨架中部设有磁致伸缩材料、周边绕有线圈上下对称设有永磁铁，可动头一端伸入壳体内并与磁致伸缩材料紧密接触，一端伸出壳体外，输出杆一端与磁致伸缩材料紧密接触，一端伸出端盖外并与底座连接，弹簧设在端盖与输出杆之间；外壳的内部结构还可以是在外壳内设一绝缘套，其内设置数层电致伸缩材料，电致伸缩材料之间设有电极片，绝缘套下部设一绝缘块，弹簧将电致伸缩材料紧密压在一起。
使用上述振动发生器来消除金属构件残余应力的方法，特点是将金属构件用弹性体支撑与固定面上，在金属构件上设置一传感器，振动发生器固定在金属构件上方，振动发生器上的外接口接控制器，传感器与控制器连接，具体步骤是a、自检控制器启动后，进行自检；b、初扫频控制器自检后输出交变信号带动振动器进行频率由高到低或由低到高的初扫频，在恒定激振力作用下寻找金属构件的固有频率；c、确定参数传感器接受到这一振动量后，通过控制器比较分析后，确定一个合适电流，在金属构件产生共振时，控制器将此时的振动参数存储，经比较计算后，确定最佳处理加工的参数；d、自动时效加工控制器进入对金属构件处理加工阶段，时效处理加工参数由控制器自动控制；e、检测对金属构件处理完成后，控制器再进行一次扫频，并由控制器对此时的振动参数存储；f、判定
控制器对(c)、(e)所存储的数据进行比较分析后，得出处理结果，并将该结果打印出来。
本发明采用低振幅进行振动时效，防止了金属构件疲劳裂纹的产生和扩张，提高了金属构件的抗疲劳能力，由于振动的振幅小，所以噪音小，改善了工作条件，减少了环境污染，本发明采用控制器控制整个振动时效加工过程，使时效结果准确可靠，振动时效简单易行，时效效果更加明显，操作方便可靠，实现了振动时效的智能化。
下面结合附图对本实用新型进行详细描述
图1为本发明中振动发生器的结构示意2为本发明中振动发生器的另一种实施例的结构示意3为本发明中方法的工艺示意图参阅图1，可动头1通过螺纹与外壳2连接，永磁铁3置于外壳2内的凹槽中，并用骨架6将其压紧，线圈4绕在骨架6的外围，并通过设在外壳2外部的接口7与外部电连接，永磁铁8置于骨架6的下方，并与永磁铁3极性相对应，用端盖10将其压紧，端盖10与外壳2之间螺纹连接，磁致伸缩材料5置于骨架6中孔，并夹在可动头1和输出杆11之间，输出杆11借助弹簧9的弹力紧压在磁致伸缩材料5上，输出杆11穿过端盖10与底座12连接，这样构成一种磁致伸缩振动发生器，在该振动发生器中，由外壳2和端盖10构成闭合磁路，永磁铁3和8为磁致伸缩材料5提供偏置磁场，通过可动头1和弹簧9给磁致伸缩材料5施加预应力，外加电流通过线圈4产生激励磁场使磁致伸缩材料5发生形变而产生振动，这种振动通过输出杆11使振动发生器的外壳2整体与底座12产生相对位移而实现振动发生，振动的频率和振幅随外加电流的改变而改变。
参阅图2，绝缘套13置于外壳2的内部，电致伸缩材料22和电极片14相间叠加数层后置于绝缘套13和绝缘块15组成的绝缘腔内，输出杆11依靠弹簧9和端盖10压在绝缘块15上，端盖10与外壳2螺纹连接，输出杆11穿过端盖10与底座12连接，电极片14通过外壳2外部接口7与外部电连接，这样构成一种电致伸缩材料振动发生器，在该发生器中，通过输出杆11和弹簧9、绝缘块15给电致伸缩材料22施加预应力，外加电压作用在电极片14上形成电场使电致伸缩材料22发生形变而产生振动，这种振动通过输出杆11使振动发生器的外壳2整体与底座12产生相对位移实现振动发生，振动的频率和振幅随外加电流的改变而改变。
参阅图3，金属构件16用弹性体17支撑与固定面18上，在金属构件16上设置一传感器19，振动发生器21固定在金属构件16上方，振动发生器21上的外接口7接控制器20，传感器19与控制器20连接，控制器20控制振动发生器21产生振动，由传感器19将振动量传回控制器20进行比较分析，控制器20自动确定对金属构件的加工时间和加工参数，具体步骤是控制器20启动后，进行自检；控制器20自检后输出交变信号带动振动器21进行频率由高到低或由低到高的初扫频，在恒定激振力作用下寻找金属构件16的固有频率；传感器19接受到这一振动量后，通过控制器20比较分析后，确定一个合适电流，在金属构件16产生共振时，控制器20将此时的振动参数存储，经比较计算后，确定最佳处理加工的参数；控制器20自动进入对金属构件16处理加工阶段，处理加工参数由控制器20自动控制；对金属构件16处理完成后，控制器20再进行一次扫频，并由控制器20对此时的振动参数存储；控制器20对(c)、(e)所存储的数据进行比较分析后，得出处理结果，并将该结果打印出来。控制器20对不同金属构件及不同状态都适用，整个加工方法实现了智能化。
权利要求
1.一种新型振动发生器，包括外壳(2)、端盖(10)、底座(12)，其特征在于外壳(2)上部壳体中部设有一可动头(1)、内部设有骨架(6)、磁致伸缩材料(5)、永磁铁(3)、(8)、弹簧(9)、输出杆(11)、下部设有端盖(10)、外部设有一接口(7)。
2.根据权利要求1所述的振动发生器，其特征在于骨架(6)中部设有磁致伸缩材料(5)、周边绕有线圈(4)、上下对称设有永磁铁(3)、(8)，可动头(1)一端伸入壳体(2)内并与磁致伸缩材料(5)紧密接触，一端伸出壳体(2)外，输出杆(11)一端与磁致伸缩材料紧密接触，一端伸出端盖(10)外并与底座(12)连接，弹簧(9)设在端盖(10)与输出杆(11)之间。
3.根据权利要求1所述的振动发生器，其特征在于外壳(2)内部结构还可以是在外壳(2)内设一绝缘套(13)其内设置数层电致伸缩材料22)，电致伸缩材料(22)之间设有电极片(14)，绝缘套(13)下部设一绝缘块(15)。
4.一种使用权利要求1所述的振动发生器来消除金属构件残余应力的方法，其特征在于将金属构件(16)用弹性体(17)支撑于固定面(18)上，在金属构件(16)上设置一传感器(19)，振动发生器(21)固定在金属构件(16)上方，振动发生器(21)上的外接口(7)接控制器(20)，传感器(19)与控制器(20)连接，具体步骤是a、自检控制器(20)启动后，进行自检；b、初扫频控制器(20)自检后输出交变信号带动振动器(21)进行频率由高到低或由低到高的初扫频，在恒定激振力作用下寻找金属构件(16)的固有频率；c、确定参数传感器(19)接受到这一振动量后，通过控制器(20)比较分析后，确定一个合适电流或电压，在金属构件(16)产生共振时，控制器(20)将此时的振动参数存储，经比较计算后，确定最佳处理加工的参数；d、自动时效加工控制器(20)自动进入对金属构件(16)处理加工阶段，时效处理加工参数由控制器(20)自动控制；e、检测对金属构件(16)处理完成后，控制器(20)再进行一次扫频，并由控制器(20)对此时的振动参数存储；f、判定控制器自动(20)对(c)、(e)所存储的数据进行比较分析后，得出处理结果，并将该结果打印出来。
全文摘要
本发明公开了一种新型振动发生器及使用该振动发生器消除金属构件残余应力的方法,振动发生器,包括外壳、端盖、底座,特点是在外壳上部壳体中部设有一可动头、内部设有骨架、磁致伸缩材料、永磁铁、弹簧、输出杆、下部设有端盖、外部设有一接口,方法是控制器控制振动发生器产生振动,由传感器将振动量传回控制器进行比较分析,控制器自动确定对金属构件的加工时间和加工参数,从而实现对金属构件残余应力的消除。本发明采用控制器控制整个加工过程,使结果准确可靠,操作很方便,实现了智能化。
文档编号B06B1/08GK1298771SQ0013689
公开日2001年6月13日 申请日期2000年12月22日 优先权日2000年12月22日
发明者郝俊山 申请人:甘肃天星稀土功能材料有限公司