本发明专利技术公开了一种焊接残余应力超声调控夹持装置及夹持方法，包括机械臂机构、超声换能器固定机构和真空吸盘机构，所述超声换能器固定机构通过销安装在机械臂机构前端的内部，所述真空吸盘机构设于机械臂机构的下端并可旋转，所述机械臂机构上设置有一号锁紧拨片、二号锁紧拨片和三号锁紧拨片，所述超声换能器固定机构内设有可拆卸安装的超声换能器本体。本发明专利技术不改变产品现有焊接工艺、流程及装备，不对产品产生二次损伤，结构简单，可以进行工件焊接结构任意点位焊接残余应力超声调控消减处理所用高能超声换能器方便、快捷、可靠的夹持安装，确保残余应力消减效果，适合大型薄壁铝合金等金属构件复杂结构焊接残余应力的调控处理。调控处理。调控处理。
【技术实现步骤摘要】
一种焊接残余应力超声调控夹持装置及夹持方法
[0001]本专利技术涉及金属构件复杂结构焊接
，特别涉及一种焊接残余应力超声调控夹持装置及夹持方法。
技术介绍
[0002]焊接是一种局部、不均匀的加热及冷却过程，导致工件焊后不可避免的会产生焊接残余应力及变形；航空航天广泛采用大型薄壁轻金属构件，尤其是非铁磁性的铝合金焊接构件，如火箭燃料箱体，尺寸大、壁薄，最薄区域仅1
‑
2mm厚，焊接结构形式多样，尤其是燃料箱体前后封头存在种类及直径多样的法兰焊接结构，形式复杂，且常采用热处理强化型铝合金材料。
[0003]由于大型薄壁铝合金焊接构件在材料及结构等方面的特殊性，传统的反变形法、刚性固定法、机械冲击(锤击)、超声冲击、热处理及振动时效等方法皆不适用，由此，近年来发展了一种利用高能声束消减焊接结构残余应力的方法，该方法基于超声诱导塑性效应，将超声电源产生的一定功率超声能量利用超声换能器通过耦合剂直接传输进入工件材料内部，通过激活应力区材料中的晶格排列，改变原有的位错结构，促进微观塑性变形，实现工件材料内部残余应力的释放和均匀化，该方法不对工件产生冲击、加热等作用，不影响材料和产品的性能，是一种无损的应力消减方法，尤其适用于航空航天广泛采用的大型薄壁铝合金等轻金属焊接构件残余应力的调控消减处理。利用该方法进行残余应力调控处理，其关键之一是需要将超声换能器以一定的预紧力稳定牢固的安装在待处理工件表面。故此，我们提出了一种焊接残余应力超声调控夹持装置。
技术实现思路
[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种焊接残余应力超声调控夹持装置及夹持方法，可以有效解决
技术介绍
中的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0006]一种焊接残余应力超声调控夹持装置，包括机械臂机构、超声换能器固定机构和真空吸盘机构，所述超声换能器固定机构通过销安装在机械臂机构前端的内部，所述真空吸盘机构设于机械臂机构的下端并可旋转，所述机械臂机构上设置有一号锁紧拨片、二号锁紧拨片和三号锁紧拨片，所述超声换能器固定机构内设有可拆卸安装的超声换能器本体；所述机械臂机构包括前端机械臂、中间机械臂、底座机械臂和基座，所述前端机械臂、中间机械臂、底座机械臂和基座依次采用销轴连接安装，所述超声换能器固定机构活动安装在前端机械臂内，所述真空吸盘机构固定安装在基座的下端。
[0007]优选的，所述前端机械臂和中间机械臂通过一号锁紧拨片调节关节松弛状态，所述中间机械臂和底座机械臂通过二号锁紧拨片调节关节松弛状态，所述底座机械臂和基座通过三号锁紧拨片调节关节松弛状态。
[0008]优选的，所述超声换能器固定机构包括换能器压紧套筒和顶紧螺栓，所述换能器
压紧套筒通过销连接安装在前端机械臂的U形槽内，所述顶紧螺栓穿插连接在换能器压紧套筒的上端且与换能器压紧套筒螺纹连接。
[0009]优选的，所述换能器压紧套筒的内径及高度根据超声换能器本体的尺寸相适配，所述超声换能器本体通过法兰盘螺栓连接固定在换能器压紧套筒内。
[0010]优选的，所述真空吸盘机构包括底盘、吸盘支架、锁紧螺钉和真空吸盘、所述基座安装在底盘的上端中部，可相对于底盘旋转，所述吸盘支架设置有六个，且六个吸盘支架均匀分布安装在底盘上，所述真空吸盘通过锁紧螺钉安装在吸盘支架上。
[0011]优选的，所述气管的一端与真空吸盘连接，且气管的另一端与真空泵连接。
[0012]优选的，所述基座可相对于真空吸盘机构旋转。
[0013]本专利技术还公开了一种上述焊接残余应力超声调控夹持装置的使用方法，将超声换能器本体装夹于换能器压紧套筒内，然后将整个夹持装置放置于待调控的工件表面，调节真空吸盘固定装置的姿态，将超声换能器本体调整安装于焊接结构的焊缝外侧并垂直其表面，然后启动真空泵通过气管对真空吸盘进行抽真空，从而使整个夹持装置吸附固定在工件表面，再通过调节顶紧螺栓将超声换能器本体的预紧力压紧在焊缝外侧表面，实现超声换能器本体的稳定装夹；待残余应力超声调控工作结束后，关闭真空泵，取消真空吸盘的吸附力，将整个夹持装置从工件表面取下，完成拆卸。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0015]1、本专利技术的装置不改变产品现有焊接工艺、流程及装备，设备结构简单、使用简洁，实现高能超声换能器方便、快捷、可靠的夹持安装及残余应力有效的无损消减。
[0016]2、本专利技术能保证超声换能器以一定的预紧力稳定牢固的安装在待处理的工件表面，且预紧力可调，以保证超声能量通过换能器有效传输进入工件材料，实现残余应力调控消减。
[0017]3、本专利技术体积小、重量轻便，且利用真空吸盘将装置吸附在工件表面，能够有效实现铝合金等非铁磁性材料工件表面安装，不对产品产生压痕和变形等二次损伤。
[0018]4、本专利技术通过底座真空吸盘伸出长度以及机械臂多个自由度的配合调节，可以进行工件焊接结构任意点位的压紧消除工作，能够简便有效的适应不同焊接结构的处理，特别是针对复杂焊接结构的局部补焊位置残余应力的处理，具有充分的灵活性和针对性，易于生产现场使用。
附图说明
[0019]图1为本专利技术一种焊接残余应力超声调控夹持装置的整体结构示意图；
[0020]图2为本专利技术一种焊接残余应力超声调控夹持装置的超声换能器固定机构和真空吸盘机构与机械臂机构的连接示意图；
[0021]图3为本专利技术一种焊接残余应力超声调控夹持装置在调控火箭贮箱封头椭球空间曲面法兰焊接残余应力的安装使用结构示意图；
[0022]图4为本专利技术一种焊接残余应力超声调控夹持装置安装使用的A处细节放大图。
[0023]图中：1、机械臂机构；2、超声换能器固定机构；3、真空吸盘机构；4、超声换能器本体；5、一号锁紧拨片；6、二号锁紧拨片；7、三号锁紧拨片；8、前端机械臂；9、中间机械臂；10、底座机械臂；11、基座；12、火箭贮箱封头工件；13、封头椭球空间曲面法兰焊接结构；14、法
兰焊缝；21、换能器压紧套筒；22、顶紧螺栓；31、底盘；32、吸盘支架；33、锁紧螺钉；34、真空吸盘；35、气管。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0025]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0026]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种焊接残余应力超声调控夹持装置，包括机械臂机构(1)、超声换能器固定机构(2)和真空吸盘机构(3)，其特征在于：所述超声换能器固定机构(2)通过销安装在机械臂机构(1)前端的内部，所述真空吸盘机构(3)设于机械臂机构(1)的下端并可旋转，所述机械臂机构(1)上设置有一号锁紧拨片(5)、二号锁紧拨片(6)和三号锁紧拨片(7)，所述超声换能器固定机构(2)内设有可拆卸安装的超声换能器本体(4)；所述机械臂机构(1)包括前端机械臂(8)、中间机械臂(9)、底座机械臂(10)和基座(11)，所述前端机械臂(8)、中间机械臂(9)、底座机械臂(10)和基座(11)依次采用销轴连接安装，所述超声换能器固定机构(2)活动安装在前端机械臂(8)内，所述真空吸盘机构(3)固定安装在基座(11)的下端。2.根据权利要求1所述的一种焊接残余应力超声调控夹持装置，其特征在于：所述前端机械臂(8)和中间机械臂(9)通过一号锁紧拨片(5)调节关节松弛状态，所述中间机械臂(9)和底座机械臂(10)通过二号锁紧拨片(6)调节关节松弛状态，所述底座机械臂(10)和基座(11)通过三号锁紧拨片(7)调节关节松弛状态。3.根据权利要求1所述的一种焊接残余应力超声调控夹持装置，其特征在于：所述超声换能器固定机构(2)包括换能器压紧套筒(21)和顶紧螺栓(22)，所述换能器压紧套筒(21)通过销连接安装在前端机械臂(8)的U形槽内，所述顶紧螺栓(22)穿插连接在换能器压紧套筒(21)的上端且与换能器压紧套筒(21)螺纹连接。4.根据权利要求3所述的一种焊接残余应力超声调控夹持装置，其特征在于：所述换能器压紧套筒(21)的内径及高度根据超声换能器本体(4)的尺寸...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑森木，朱志，叶升平，焦京俊，陈勇，孟遥，
申请(专利权)人：四川航天长征装备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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