一种管内壁残余应力旋转高能声束调控方法技术

本申请提供了一种管内壁残余应力旋转高能声束调控方法，在管内中轴位置固定安装高能声束激励器，并在所述高能声束激励器的激励头连接旋转声束调控盘；所述方法包括：通过所述高能声束激励器沿管内中轴线方向激励出高能声束；通过所述旋转声束调控盘将所述高能声束沿径向方向反射到所述管内壁的待调控区域，对所述管内壁的残余应力进行调控。本申请可实现对管内残余应力进行消减、均化和调控，使调控后的管具有持久的完整性、抗腐蚀能力和保持形状的能力。状的能力。状的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种管内壁残余应力旋转高能声束调控方法


[0001]本申请涉及残余应力消除
，尤其涉及一种管内壁残余应力旋转高能声束调控方法。

技术介绍

[0002]火炮身管是提供火炮内弹道过程的基础部件，工作条件十分恶劣，最大膛压可达200
‑
400Mpa，最高温度可达3300
°
K(开氏度)。由于制备过程中的不均匀温度场、材料塑性去除加工和不均匀相变热处理等工艺，破坏了胚料内部初始残余应力的平衡状态，使其内部产生和驻留了具有不同数值和分布的残余应力集中，成为导致身管变形及开裂的主要诱因，将导致整体构件的完整性遭到破坏，直接威胁到服役期间构件运行的稳定性与安全性。
[0003]因此，为保证身管具有足够的强度、使用寿命及良好的可靠性，需要对管内残余应力进行消减和均化，但是传统的残余应力调控方法，比如热时效法耗能高、周期长，锤击法则是一种有损的方法，这类方法均因其有一定局限性而不适合用于对身管进行有效、快速和无损的调控。
[0004]专利号CN1548265A公开了一种现场快速消除小直径管道焊接接头残余应力的方法。该方法采用局部退火原理，利用温差形变处理造成加热区与焊缝部位的温差，降低焊接接头拉应力。该方法施工简便，适合环向焊缝的焊接接头应力消除，但因管结构复杂，长径比大，难以进行局部温差处理，因此不适用于管的内壁残余应力消减与均化。
[0005]专利号CN104854390A公开了一种减少管道焊接区域应力腐蚀开裂的内部机械应力改进方法。该方法通过驱动径向可动工具，在管内壁施加较大径向力以产生微小膨胀，从而在管内表面上形成残余压应力来减轻焊缝的应力腐蚀开裂。该方法是有损的，且施加的径向力难以有效控制，容易在内壁产生凹坑损伤甚至产生新的裂缝或微小裂纹，针对结构复杂且精密度要求较高的火炮身管难以进行高效、无损的残余应力调控。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本申请的主要目的在于提供一种管内壁残余应力旋转高能声束调控方法，对管内残余应力进行消减、均化和调控，使调控后的管具有持久的完整性、抗腐蚀能力和保持形状的能力。
[0007]本申请提供了一种管内壁残余应力旋转高能声束调控方法，在管内中轴位置固定安装高能声束激励器，并在所述高能声束激励器的激励头连接旋转声束调控盘；所述方法包括：
[0008]通过所述高能声束激励器沿管内中轴线方向激励出高能声束；
[0009]通过所述旋转声束调控盘将所述高能声束沿径向方向反射到所述管内壁的待调控区域，对所述管内壁的残余应力进行调控。
[0010]由上，本申请通过在管内中轴位置固定安装高能声束激励器，并在该高能声束激励器的激励头连接旋转声束调控盘，从而使得该高能声束激励器的激励头沿中轴方向输出
高能声束，并通过该旋转声束调控盘对该高能声束进行反射，使高能声束沿径向方向注入到管内壁的待调控区域，从而对管内壁的残余应力进行消减、均化和调控，使得调控后的管具有持久的完整性、抗腐蚀能力和保持形状的能力。
[0011]可选的，所述旋转声束调控盘以360
°
全环绕的方式无损反射所述高能声束。
[0012]由上，旋转声束调控盘对高能声束进行反射时，可通过旋转的方式，以360
°
全环绕的方式将高能声束均匀、无损的反射到管内壁的待调控区域。
[0013]可选的，还包括：在所述调控过程中，检测所述管内壁的残余应力的状态，并根据所述残余应力的状态调整所述高能声束的能量。
[0014]由上，本申请在调控过程中，还通过对管内壁的残余应力进行实时检测，根据检测结果判断管内壁的残余应力是否满足要求，若满足则调控过程结束，若不满足，可通过调整高能声束激励器输出的高能声束的能量来对管内壁的残余应力进行调控，直至满足要求。
[0015]可选的，所述旋转声束调控盘由3瓣圆心角呈120
°
的扇形反射面或4瓣圆心角呈90
°
的扇形反射面组合而成。
[0016]由上，根据管直径，可采用3瓣圆心角呈120
°
的扇形反射面组合成该旋转声束调控盘的反射部件，或者还可以采用4瓣圆心角呈 90
°
的扇形反射面组合成该旋转声束调控盘的反射部件，简化残余应力调控前的安装工作，从而通过旋转该旋转声束调控盘，实现以 360
°
全环绕的方式将高能声束均匀、无损的反射到管内壁的待调控区域。
[0017]可选的，所述旋转声束调控盘的反射面与所述高能声束的入射方向呈45
°
夹角。
[0018]由上，通过设置旋转声束调控盘的反射面与高能声束的入射方向呈45
°
夹角，进而使得沿轴向方向输入到旋转声束调控盘的高能声束经反射面的反射后，出射方向与径向方向保持一致，从而垂直注入到管内壁的待调控区域。
[0019]可选的，所述反射面的表面粗糙度≤2.5μm。
[0020]由上，通过将该旋转声束调控盘的反射面的表面光洁度设计的足够高，使表面粗糙度≤2.5μm，进而使得入射到反射面的高能声束能够发生类“镜面反射”，能够极大的减少高能声束发生折射和透射，使得更多的高能声束反射到管内壁。
[0021]可选的，所述旋转声束调控盘的材料的声阻抗大于所述高能声束激励器的激励头的声阻抗。
[0022]由上，高能声束入射到不同介质界面时，会发生反射、折射和透射现象，设计所述旋转声束调控盘材料的声阻抗大于高能声束激励器的激励头的声阻抗，使得所有入射到反射面的高能声束发生全反射，最终注入管内壁，减少高能声束的损失。
[0023]可选的，所述高能声束激励器的激励头与所述旋转声束调控盘的连接部位通过螺纹连接器紧固连接。
[0024]由上，旋转声束调控盘的连接部位与高能声束激励器的激励头的连接处的表面光滑，使得高能声束通过该激励头顺利传播到该旋转声束调控盘。将该旋转声束调控盘的连接部位与高能声束激励器的激励头通过螺纹连接器紧固，使得所述旋转声束调控盘在管内移动或滑动时，该高能声束激励器与其同步移动，从而实现高能声束源源不断的注入到管内壁，保证调控的连续性和效率。
[0025]可选的，所述旋转声束调控盘的曲率与管内壁一致，该旋转声束调控盘的内侧设置弹簧，通过弹性压紧的方式使所述旋转声束调控盘的外侧接触到所述管内壁，且所述旋
转声束调控盘沿着所述管内壁滑动或移动。
[0026]由上，通过设置旋转声束调控盘的曲率与管内壁一致，并通过该旋转声束调控盘内侧的弹簧，将该旋转声束调控盘的外侧弹性压紧到管内壁，使得该旋转声束调控盘与管内壁完美接触，通过该旋转声束调控盘还可以沿着该管内壁滑动或移动。
[0027]可选的，所述旋转声束调控盘的外侧与所述管内壁之间设置有耦合介质，所述耦合介质包括透声流体或透声橡胶。
[0028]由上，通过在旋转声束调控盘的外侧与所述管内壁之间设置耦合介质，例如透声流体或透声橡胶等，使得该旋转声束调控盘外侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管内壁残余应力旋转高能声束调控方法，其特征在于，在管内中轴位置固定安装高能声束激励器，并在所述高能声束激励器的激励头连接旋转声束调控盘；所述方法包括：通过所述高能声束激励器沿管内中轴线方向激励出高能声束；通过所述旋转声束调控盘将所述高能声束沿径向方向反射到所述管内壁的待调控区域，对所述管内壁的残余应力进行调控。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述旋转声束调控盘以360
°
全环绕的方式无损反射所述高能声束。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在所述调控过程中，检测所述管内壁的残余应力的状态，并根据所述残余应力的状态调整所述高能声束的能量。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述旋转声束调控盘由3瓣圆心角呈120
°
的扇形面或4瓣圆心角呈90
°
的扇形面组合而成。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐春广，张文君，李文凯，尹鹏，栗双怡，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：