一种基准零应力试块制作装置及方法与流程

本发明涉及基准零应力试块，特别是涉及一种基准零应力试块制作装置及方法。

背景技术：

1、金属构件在制造过程中都留有残余应力，对残余应力变化和控制规律认知的不足是导致弱刚度板类、壳体和箱体类构件加工变形、车船壳体与火箭舱体焊接构件变形和焊接区域延迟开裂等质量问题的根本原因，引发了多类机械装备的重大事故和服役可靠性问题。对金属构件内部残余应力分布状态的量化无损检测与调控已经成为装备制造领域的亟待解决的重要而核心的基础工业问题，因此，残余应力和服役应力的零数值基准的确定和制备具有非常重要的工程意义和工业价值。

2、目前，残余应力检测的方法主要有机械的方法和物理的方法。机械的方法技术成熟但具有破坏性，被检测的工件在多数情况下无法再次使用，检测的成本较高。物理的方法主要是x射线衍射法、中子衍射法、电磁法和超声法。因此，这种无损的物理检测方法越来越受到重视。但是在使用无损检测的同时，必须要有零应力试块做零基准才能检测获得实际构件的残余应力或服役应力的绝对值，因此，需要开发零应力试块制作装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基准零应力试块制作装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，结构简单、操作方便，有效提高基准零应力试块制作的效率。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种基准零应力试块制作装置，包括：主机架、调控系统、升降装置和调整平台，所述调控系统用于与试块接触并消减所述试块的应力；所述升降装置的固定端用于与所述主机架固定连接，所述升降装置的活动端用于与所述调控系统固定连接以带动所述调控系统的上升或者下降；所述调整平台与所述主机架固定连接，所述调整平台上设置有试块放置工位，且所述调整平台能够对放置在所述试块放置工位上的所述试块进行水平方向上的移动并保持移动后的位置。

4、优选的，所述调整平台包括由上至下依次设置的信号接口、压电陶瓷组、超声波换能器、调幅杆和模具，所述信号接口用于与所述超声波驱动电源电连接，所述调幅杆用于与所述升降装置的活动端固定连接，所述模具用于与所述试块接触。

5、优选的，所述模具与所述试块的形状相匹配以与所述试块贴合设置。

6、优选的，所述调整平台包括平衡板，所述平衡板的四周设置有限位螺钉以形成所述试块放置工位。

7、优选的，所述调整平台还包括第一移动件和第二移动件，所述平衡板固定设置于所述第二移动件的顶部，所述第一移动件能够相对于所述主机架在第一方向上移动并保持移动后的位置，所述第二移动件能够相对于所述第一移动件在第二方向上移动并保持移动后的位置，所述第一方向和所述第二方向在水平上垂直设置。

8、优选的，所述第一移动件包括第一手轮、第一固定板和第一滑动板，所述第一固定板与所述主机架固定连接，所述第一滑动板与所述第一固定板在所述第一方向上滑动连接，所述第一手轮的一端与所述第一滑动板固定连接，另一端与所述第一固定板螺纹连接并伸出所述第一固定板。

9、优选的，所述第二移动件包括第二手轮、第二固定板和第二滑动板，所述第二固定板与所述第一滑动板固定连接，所述第二滑动板与所述第二固定板在所述第二方向上滑动连接，所述第二手轮的一端与所述第二滑动板固定连接，另一端与所述第二固定板螺纹连接并伸出所述第二固定板。

10、优选的，所述升降装置包括升降气缸、安装板和法兰，所述升降气缸的固定端与所述主机架的顶部固定连接，所述升降气缸的活动端与所述安装板固定连接，且所述安装板与所述主机架滑动连接，所述法兰与所述安装板固定连接，且所述法兰用于固定所述调控系统。

11、优选的，还包括控制开关，所述控制开关固定设置于所述主机架上，所述开关与所述升降气缸信号连接。

12、本发明还提供了一种使用如上所述的基准零应力试块制作装置的基准零应力试块制作方法，包括以下步骤：

13、先用超声应力仪测量试块应力值，将所述试块固定在所述调整平台上，通过调节所述升降装置使所述调控系统与所述试块接触，将所述调控系统与超声波驱动电源连接，并通过所述调控系统消减所述试块的残余应力，待本次消减完成后，关闭所述超声波驱动电源，通过移动所述升降装置将所述调控系统与所述试块分开，用所述超声应力仪再次测试所述试块的应力，若所述试块的应力发生变化，则继续调控，直至所述试块的应力值不再发生变化，该区域调控完毕；通过所述调整平台移动所述试块的位置，调控另一区域，重复上述流程，直至所述试块每一区域被调控完毕。

14、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

15、本发明提供了一种基准零应力试块制作装置及方法，利用调控系统产生的大功率的超声波推动调控系统的底端冲击试块，由于超声波高频和高效的能量，使材料晶格发生变化，改变了原有的应力场，从而达到试块应力集中部位的消减，通过升降装置调节调控系统与试块接触，并能够通过调整平台调整试块在水平方向上的移动，从而使试块的每个区域的应力均被消减，本发明提供了一种基准零应力试块制作装置及方法结构简单、操作方便，有效提高基准零应力试块制作的效率。

技术特征：

1.一种基准零应力试块制作装置，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的基准零应力试块制作装置，其特征在于：所述调整平台包括由上至下依次设置的信号接口、压电陶瓷组、超声波换能器、调幅杆和模具，所述信号接口用于与所述超声波驱动电源电连接，所述调幅杆用于与所述升降装置的活动端固定连接，所述模具用于与所述试块接触。

3.根据权利要求2所述的基准零应力试块制作装置，其特征在于：所述模具与所述试块的形状相匹配以与所述试块贴合设置。

4.根据权利要求1所述的基准零应力试块制作装置，其特征在于：所述调整平台包括平衡板，所述平衡板的四周设置有限位螺钉以形成所述试块放置工位。

5.根据权利要求4所述的基准零应力试块制作装置，其特征在于：所述调整平台还包括第一移动件和第二移动件，所述平衡板固定设置于所述第二移动件的顶部，所述第一移动件能够相对于所述主机架在第一方向上移动并保持移动后的位置，所述第二移动件能够相对于所述第一移动件在第二方向上移动并保持移动后的位置，所述第一方向和所述第二方向在水平上垂直设置。

6.根据权利要求5所述的基准零应力试块制作装置，其特征在于：所述第一移动件包括第一手轮、第一固定板和第一滑动板，所述第一固定板与所述主机架固定连接，所述第一滑动板与所述第一固定板在所述第一方向上滑动连接，所述第一手轮的一端与所述第一滑动板固定连接，另一端与所述第一固定板螺纹连接并伸出所述第一固定板。

7.根据权利要求6所述的基准零应力试块制作装置，其特征在于：所述第二移动件包括第二手轮、第二固定板和第二滑动板，所述第二固定板与所述第一滑动板固定连接，所述第二滑动板与所述第二固定板在所述第二方向上滑动连接，所述第二手轮的一端与所述第二滑动板固定连接，另一端与所述第二固定板螺纹连接并伸出所述第二固定板。

8.根据权利要求1所述的基准零应力试块制作装置，其特征在于：所述升降装置包括升降气缸、安装板和法兰，所述升降气缸的固定端与所述主机架的顶部固定连接，所述升降气缸的活动端与所述安装板固定连接，且所述安装板与所述主机架滑动连接，所述法兰与所述安装板固定连接，且所述法兰用于固定所述调控系统。

9.根据权利要求8所述的基准零应力试块制作装置，其特征在于：还包括控制开关，所述控制开关固定设置于所述主机架上，所述开关与所述升降气缸信号连接。

10.一种使用如权利要求1~9任一项所述的基准零应力试块制作装置的基准零应力试块制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种基准零应力试块制作装置及方法，涉及基准零应力试块技术领域，包括：主机架、调控系统、升降装置和调整平台，调控系统用于与试块接触并消减试块的应力；升降装置的固定端用于与主机架固定连接，升降装置的活动端用于与调控系统固定连接以带动调控系统的上升或者下降；调整平台与主机架固定连接，调整平台上设置有试块放置工位，且调整平台能够对放置在试块放置工位上的试块进行水平方向上的移动并保持移动后的位置，结构简单、操作方便，有效提高基准零应力试块制作的效率。

技术研发人员：夏鹏,王涛雨,张建卫,王永锋,齐英豪,田佳琪,赵九来,王宏良,李鑫,万策,刘涛,李昭东,曹燕光
受保护的技术使用者：钢研纳克检测技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21