大型钢结构件多维振动时效及振动焊接激振器制造技术

本发明专利技术公开了一种大型钢结构件多维振动时效及振动焊接激振器，包括调节支架、安装底座、减振器、主支架、复位装置、固定支架、激振电磁铁和浮动式磁吸座。通过浮动式磁吸座吸附在钢结构件表面，无需固定夹具，对钢结构件表面的适应能力强，且安装与拆卸方便；采用高频电磁激振，激振频率高，激振方向可调节，可根据钢结构件焊缝及残余应力分布情况合理确定激振方向，缩短工时，可有效降低或匀化钢结构件残余应力，提高抗动载变形能力，稳定尺寸精度，降低能耗与生产成本；设有减振装置，可延长支撑结构件的使用寿命。本发明专利技术具有结构紧凑、振动焊接或振动时效处理效率高、效果显著、成本低，不受场地、环境、工序和工件形状限制等优点。工序和工件形状限制等优点。工序和工件形状限制等优点。

【技术实现步骤摘要】
大型钢结构件多维振动时效及振动焊接激振器


[0001]本专利技术属于特种机器人设备
，特别涉及一种对大型钢结构件进行多维振动时效处理和实施振动焊接用的高频激振器。

技术介绍

[0002]金属结构件在铸造、焊接、锻压和机械切削加工过程中，由于热胀冷缩和机械力造成的变形，在工件内部产生残余应力，致使工件处于不稳定状态，降低工件的尺寸稳定性和机械物理性能，使工件在成品后使用过程中因残余应力的释放而产生变形和失效。尤其船舶、桥梁、重型机械设备等大型钢结构件焊接后必然会有残余应力，残余应力是导致其变形或者开裂的重要原因。因此，必须对这些工件进行消除残余应力的时效处理。时效有自然时效、热时效和振动时效三种基本工艺技术，而振动时效是使用振动时效设备对工件进行亚共振振动，消除残余应力的时效技术。自然时效由于时效周期太长，不能满足生产进度要求；热时效设备投资较大，时效成本很高，生产效率较低，应用有难度，且对大型、超大型设备或零件不适用；振动时效设备投资少，生产效率高，时效成本低，是比较理想的处理方法。振动时效对降低或匀化金属结构件残余应力，提高抗动载变形能力，稳定尺寸精度和防止裂纹有非常好的效果，且无氧化脱碳等现象，是目前大型、超大型结构件和多种材料组合结构件的唯一时效处理方法，不受场地、环境、工序和工件形状限制的处理方法。
[0003]振动时效是在构件焊接完成后在常温下进行的。因此要使动应力和残余应力之和大于材料常温下的屈服极限则必须具有较大激振力。振动焊接是在焊接的整个过程中，包括降温过程在内，给被焊构件一个较轻微的振动，使焊缝在热状态下调整应变而改变热应力场，从而达到降低和均化应力。振动焊接可以大幅度提高焊接结构件的疲劳寿命，提高率在70％以上；使焊接件的横向残余应力下降25％左右，振动焊接已被证实是提高焊接件疲劳寿命的有效方法。
[0004]振动焊接和振动时效是为提高焊缝质量而在两个阶段分别采取的技术工艺过程。振动焊接是在焊接过程中进行的振动处理过程，而振动时效是在结构件焊接成型后而进行的时效处理过程，前者的作用在于使晶粒细化提高材料的机械性能。降低焊接应力和变形、减少气孔和杂质并使焊接纹理细密提高宏观焊接质量。而后者则是专门用于降低和均化焊接应力，消除残余应力对变形、开裂和疲劳寿命的影响。在消除应力方面、振动焊接起到一定的作用，但其振动很小，产生的动应力不大，因此消除主应力的效果不如振动时效。因此，对于大型钢构件的最佳工艺规程一般是振动焊接与振动时效同时采用：即第一阶段在焊接过程中采用振动焊接、第二阶段采用振动时效处理。在激振频率方面，振动时效一般采用共振或亚共振方式。而振动焊接采用共振和非共振均可，且实践证实高频微振动可大幅度的改善焊接接头力学性能，焊接接头的疲劳性能寿命也得到显著提升。因此，可对大型钢结构件先后实施振动焊接和振动时效处理的激振器的频率范围较大，同时具有高频激振和低频激振功能。
[0005]但现有的激振器主要是单自由度惯性激振器，不仅激振频率较低，且与钢结构件
之间的固定主要靠夹具固定。这对于一些外部没有可夹持结构的大型结构件，不仅安装使用不便，而且激振方向不可调节，振动时效和振动焊接的效果受到影响。迫切需要研制一种激振方向确定、可控，且方便在大型钢结构件上固定的激振器，解决现有技术的不足。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种大型钢结构件多维振动时效及振动焊接激振器，方便固定安装且激振方向确定可控的高频激振器，改善焊接接头性能，提高残余应力消除的效果与处理效率。
[0007]本专利技术所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。
[0008]一种大型钢结构件多维振动时效及振动焊接激振器，包括调节支架、安装底座、减振器、主支架、复位装置、固定支架、激振电磁铁和浮动式磁吸座。其中，所述的调节支架包括支撑臂、侧臂和调姿缸，用于支撑和固定安装底座，并调节安装底座、激振电磁铁和浮动式磁吸座的姿态。所述的支撑臂的前端与安装底座通过铰链相连接，所述的侧臂的后端通过焊接的方法与支撑臂的前端固连，所述的调姿缸的后端与侧臂的上端通过铰链相连接，调姿缸的前端与安装底座的外侧端通过铰链相连接，用于为安装底座、激振电磁铁和浮动式磁吸座的姿态调节提供动力。所述的安装底座通过减振器与主支架相连接，用于支撑和安装减振器及主支架；所述的减振器位于安装底座和主支架之间，用于减少或隔离激振电磁铁产生的振动，避免主支架将振动传递给安装底座和调节支架；所述的复位装置的前端通过螺钉固定安装在固定支架上，所述的复位装置的后端套装在主支架的外侧端，用于在激振电磁铁振动激励消失后使主支架回复到原来的位置，与激振电磁铁联动实现对大型钢结构件的往复激振；所述的激振电磁铁的后端通过螺钉或焊接的方法固定安装在主支架的中间部位，所述的激振电磁铁的前端置于固定支架内，为本专利技术的往复激振提供动力；两个浮动式磁吸座对称布置在固定支架的前端两侧，用于将本专利技术固定在待处理的大型钢结构件上，实现固定支架和待处理的大型钢结构件的刚性连接，所述的浮动式磁吸座的后端与固定支架通过螺钉或焊接的方法固连；在所述的固定支架的前侧面上还设有振动传感器，且所述的振动传感器通过螺钉与固定支架相连接，用于直接或间接测量激振电磁铁工作时产生的位移、速度、加速度和频率等技术参数。所述的振动传感器采用三轴加速度传感器。在所述的固定支架的中间部位设有电磁铁安装孔，且在所述的电磁铁安装孔前端外侧面四周设有类翻边式加强筋，在所述的固定支架的左右两端设有磁吸座安装孔，在所述的固定支架的前后两端还设有四组对称布置的复位装置安装孔，且每组复位装置安装孔的数量为3
‑
4。
[0009]在所述的安装底座的外侧端设有四个对称布置的悬压板，用于支撑减振器；在所述的悬压板的后侧面设有两个凹窝，与减振器上的调节螺钉配合可调节减振器中减振弹簧的压缩量；所述的悬压板的外侧端安装在减振器的后端。在位于上端的两个悬压板之间设有一个调节支座，且在所述的调节支座的后端设有调节耳座；所述的调节耳座与调姿缸的前端通过铰链相连接。在安装底座的后侧中间部位还设有支撑座，所述的支撑座的前端通过螺钉固定安装在安装底座上，且所述的支撑座与调节支架中的支撑臂的前端通过铰链相连接。
[0010]在所述的主支架的前端设有电磁铁固定架，所述的电磁铁固定架与主支架之间通
过焊接的方法相固连，所述的激振电磁铁的后端通过螺钉固定安装在主支架的电磁铁固定架内；在所述的主支架的中间设有工艺孔，在所述的主支架的外侧端设有四个对称布置的悬支座，用于固定安装复位装置，且在四个悬支座上均设有导向孔。
[0011]所述的减振器包括减振壳、减振弹簧和调节螺钉。其中，所述的减振壳的前端通过螺钉固定安装在主支架的悬支座的后侧面上，减振壳的后端套装在安装底座的悬压板上；在所述的减振壳的前端设有连接法兰，用于将减振壳固定安装在主支架上；在所述的减振壳的后端设有两个螺纹孔，用于安装调节螺钉；在所述的减振壳的两个外侧面上均设有矩形导向槽，用于安装和调节悬压板。所述的减振弹簧置于减振壳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型钢结构件多维振动时效及振动焊接激振器，包括调节支架、安装底座、减振器、主支架、复位装置、固定支架、激振电磁铁和浮动式磁吸座，其特征在于：所述的调节支架包括支撑臂、侧臂和调姿缸，所述的支撑臂的前端与安装底座通过铰链相连接，所述的侧臂的后端通过焊接的方法与支撑臂的前端固连，所述的调姿缸的后端与侧臂的上端通过铰链相连接，调姿缸的前端与安装底座的外侧端通过铰链相连接；所述的安装底座通过减振器与主支架相连接，所述的复位装置的前端通过螺钉固定安装在固定支架上，所述的复位装置的后端套装在主支架的外侧端；所述的激振电磁铁的后端通过螺钉固定安装在主支架的中间部位，所述的激振电磁铁的前端置于固定支架内；两个浮动式磁吸座对称布置在固定支架的前端两侧，且所述的浮动式磁吸座的后端与固定支架通过螺钉或焊接的方法固连；在所述的固定支架的前侧面上还设有振动传感器，且所述的振动传感器通过螺钉与固定支架相连接；在所述的安装底座的外侧端设有四个对称布置的悬压板，且在所述的悬压板的后侧面设有两个凹窝，所述的悬压板的外侧端安装在减振器的后端；在位于上端的两个悬压板之间设有一个调节支座，且在所述的调节支座的后端设有调节耳座，所述的调节耳座与调姿缸的前端通过铰链相连接；在安装底座的后侧中间部位还设有支撑座，所述的支撑座的前端通过螺钉固定安装在安装底座上，且所述的支撑座与调节支架中的支撑臂的前端通过铰链相连接；在所述的主支架的前端设有电磁铁固定架，所述的电磁铁固定架与主支架之间通过焊接的方法相固连，所述的激振电磁铁的后端通过螺钉固定安装在主支架的电磁铁固定架内；在所述的主支架的中间设有工艺孔，在所述的主支架的外侧端设有四个对称布置的悬支座，且在四个悬支座上均设有导向孔；所述的减振器包括减...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成军，刘庆，沈豫浙，孙亚茹，李家宝，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：