一种适用于消除粉末压制体应力的超声振动时效装置的制作方法

本实用新型涉及应力消除技术领域，具体涉及一种适用于消除粉末压制体应力的超声振动时效装置。

背景技术：

金属构件经过焊接、铸造、锻造、机械加工等工艺过程，引起内部晶格形变，必然会产生残余应力，极大地降低构件的极限强度和疲劳强度，甚至会产生裂纹和脆性断裂，而且在加工及使用中由于残余应力的松弛，使零件产生变形，大大地影响了构件的尺寸、位置精度和整机性能，降低这种内应力目前主要通过时效的方法；同样的，粉末压制体加工的过程中也会产生应力，由于，粉末压制体与金属构件的应力不同，所以，针对金属构件的应力消除装置未必能适应粉末压制体，另外，由于粉末压制体自身的特性，其往往具有多方向的应力。

技术实现要素：

针对如何消除粉末压制体应力，本申请提供一种适用于消除粉末压制体应力的超声振动时效装置，包括振动基架、振动平台、多个超声波换能器和信号发生器；

振动平台水平设置于振动基架的顶部，多个超声波换能器竖向阵列排布于振动基架内，且，多个超声波换能器的输出轴分别接触至振动平台的底面；

信号发生器用于分别向各个超声波换能器提供激振频率，并用于对各个超声波换能器发射的超声波的相位、频率和幅度进行调控。

一种实施例中，超声波换能器可拆卸安装于振动基架内。

一种实施例中，超声波换能器的类型为磁致伸缩换能器或压电陶瓷换能器，且，磁致伸缩换能器可拆卸更换为压电陶瓷换能器，或者，压电陶瓷换能器可拆卸更换为磁致伸缩换能器。

一种实施例中，振动平台的上表面设有用于安装粉末压制体的安装孔阵列。

一种实施例中，还包括限位部，限位部包括限位支架和限位缓冲器，限位支架呈匸型；

限位支架的底边框的自由端固定连接于振动基架的外侧壁，限位支架的顶边框位于振动平台的上方；

限位缓冲器设置于限位支架的顶边框的内壁，并与振动平台的上下相对。

一种实施例中，还包括承载板，承载板固定设置于振动平台的底部，超声波换能器的输出轴接触至承载板的底面。

一种实施例中，信号发生器包括采样电路、功率控制电路和相位控制电路；

采样电路用于采集超声波换能器输入端的电压和电流；

功率控制电路用于控制电压或电流以控制超声波换能器输出稳定功率；

相位控制电路用于对电压和电流的相位进行调整以控制超声波换能器工作于谐振频率点。

一种实施例中，信号发生器还包括频率调制电路，频率调制电路用于将激振频率调制成高频和低频相间的激振频率。

依据上述实施例的超声振动时效装置，由于将多个超声波换能器阵列排布于振动基架内，信号发生器分别向各个超声波换能器提供激振频率，超声波换能器通过振动平台对粉末压制体进行超声振动，通过阵列式振动能消除粉末压制体多个方向的应力，而且，通过对超声波的相位、频率和幅度进行调控，能对不同方向的应力具有针对性的消除。

进一步，能针对粉末压制体的不同类型，选择与其相适应的超声波换能器，如，由原来的磁致伸缩换能器可拆卸更换为压电陶瓷换能器，或者，由原来的压电陶瓷换能器可拆卸更换为磁致伸缩换能器，以解决现有超声振动时效装置功能单一的问题。

进一步，通过对超声波换能器的电压或电流进行控制，以使其输出稳定功率，同时，还对其电压和电流进行相位控制，以使其始终工作于谐振频率点。

进一步，通过对超声波换能器的激振频率调制成高频和低频相间，使超声波换能器能从宏观和微观上对粉末压制体进行应力消除。

附图说明

图1为超声振动时效装置示意图；

图2为振动平台结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本例提供一种适用于消除粉末压制体应力的超声振动时效装置，其结构图如图1所示，包括振动基架1、振动平台2、多个超声波换能器3和信号发生器4。

其中，振动平台2通过连接板5水平设置于振动基架1的顶部，多个超声波换能器3竖向阵列排布于振动基架1内，且各个超声波换能器3的输出轴分别接触至振动平台2的底面。

具体的，振动基架1相对的内侧壁上分别设有固定支架11，通过螺栓12将法兰盘13分别与固定支架11固定连接，超声波换能器3可拆卸连接于法兰盘12，且，多个超声波换能器3阵列排布于法兰盘13；本例的超声波换能器3的类型为磁致伸缩换能器或压电陶瓷换能器，可根据粉末压制体的类型选择超声波换能器3的类型，如，可由原来的磁致伸缩换能器拆卸更换为压电陶瓷换能器，或者，由原来的压电陶瓷换能器可拆卸更换为磁致伸缩换能器，即，本例的超声振动时效装置可根据粉末压制体的工况、工件的变化，选择振动特性和电学特性不同的压电陶瓷换能器或磁致伸缩换能器，与现有的超声振动时效装置功能单一相比，本例的超声振动时效装置能根据粉末压制体的类型更换相应的超声波换能器3，因此，本例的超声振动时效装置具有功能多样性。

进一步，为了针对粉末压制体的应力位置时行定位振动，如图2所示，本例的振动平台2的上表面设有用于安装粉末压制体的安装孔阵列21，将固定有粉末压制体的夹具通过安装孔阵列21安装于振动平台2上，且粉末压制体的应力位置与振动平台2固定接触，夹具固定后，粉末压制体的定位方向与超声振动方向成一固定角度，再对粉末压制体进行超声激励振动。

进一步，当振动平台2被振动时，为了限制振动平台2的振动幅度，本例还包括限位部，限位部包括限位支架6和限位缓冲器7，限位支架6呈匸型，限位支架6的底边框的自由端固定连接于振动基架1的外侧壁，且限位支架6的顶边框位于振动平台2的上方，限位缓冲器7设置于限位支架6的顶边框的内壁，并与振动平台上下相对，具体的，限位缓冲器7具有弹性，其下表面与连接板5的上表面接触，当振动平台2被振动时，振动平台2带动连接板5振动，限位缓冲器7对连接板5进行缓冲限位，达到对振动平台2进行限位的目的。

进一步，本例还包括承载板8，承载板8固定设置于振动平台2的底部，超声波换能器3的输出轴接触至承载板8的底面，通过超声波换能器3对承载板8进行超声振动，并由承载板8将振动能量传输至振动平台2。

进一步，为了使超声波换能器3输出稳定功率，本例的信号发生器4包括采样电路41和功率控制电路42，采样电路41用于采集超声波换能器3输入端的电压和电流；功率控制电路42用于控制电压或电流以控制超声波换能器3输出稳定功率，功率控制电路42可以为PI闭环控制，将采集的电压或电流作为PI闭环控制的反馈电压或电流，通过对电压或电流进行PI调解，以使超声波换能器3输出稳定功率，功率控制电路42也可以是现有的常规的功率控制电路，只要能达到控制超声波换能器3输出稳定功率的目的即可。

进一步，为了使超声波换能器3工作在其谐振频率点上，进而产生稳定的振动，本例的信号发生器还包括相位控制电路43，相位控制电路43用于对采样电路41采集的电压和电流的相位进行调整以控制超声波换能器3工作于谐振频率点，具体的，相位控制电路43可以是PI闭环控制，相位控制电路43通过检测电压和电流的相位，并将该相位差作为PI闭环控制的反馈信号，对电压和电流的相位进行调解，使电压和电流的相位相同，进而，可使超声波换能器3产生谐振，即工作在谐振频率点。

进一步，为了对粉末压制体的应力进行宏观和微观消除，本例的信号发生器还包括频率调制电路44，频率调制电路44用于将激振频率调制成高频和低频相间的激振频率，使得超声波换能器3根据高频和低频相间的激振频率产生相应的振动，达到宏观和微观控制的目的；具体的，由于粉末压制体随着应力的改变其谐振频率随之改变，振动时效装置的谐振频率也会发生偏移，导致超声波换能器3输出效率降低，损耗增大，输出功率减小；因此，利用功率输出反馈调制频率的频率调制电路44，实时读取输出功率数据，在输出功率低于一定允许范围时，调节功放的输出频率，以适应负载动态变化，跟踪作用粉末压制体的谐振频率。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。