一种大型栅格框梁板类金属构件残余应力消减均化装置及方法，包括：水槽，所述金属构件放置在所述水槽内；超声激励器，所述超声激励器固定在所述水槽上，所述超声激励器的发射端朝向所述金属构件的栅格设置；楔块，所述楔块位于所述发射端与所述栅格之间，所述楔块的形状与所述栅格的形状相适配；其中，所述水槽内盛装有水，在所述楔块与所述栅格之间的缝隙形成水膜。通过超声激励器发出的超声波对水槽内的金属构件中的内应力进行消减、均化，减少金属构件在加工过程中以及加工完成后发生的形变。变。变。
【技术实现步骤摘要】
一种大型栅格框梁板类金属构件残余应力消减均化装置及方法
[0001]本专利技术涉及金属加工
，特别是一种大型栅格框梁板类金属构件残余应力消减均化装置及方法。
技术介绍
[0002]大型任意复杂栅格框梁板类金属构件如飞机加强框梁等结构，其加工过程中主要分为四步，毛坯、粗加工、半精加工、精加工。由于加工过程中构件尺寸大、形状复杂、变截面多、材料去除量大，极易在加工过程中产生残余应力，直接导致构件发生变形，造成废品率一直居高不下。而且构件由于残余应力的缓慢释放，在后期服役过程中，表现出尺寸稳定性差，造成变形部位极多，对机械装备造成很大影响。
[0003]为了提高产品的合格率及后期服役过程中的尺寸稳定性，需要在产品加工过程中进行残余应力消除，所以需要在毛坯、粗加工、半精加工、精加工等各个状态进行坯料应力和加工应力消除，保证构件应力处于低而均匀的状态，减小构件由于残余应力引起的变形。
[0004]但是通常这类构件体积庞大，结构复杂，栅格形状各异，最后成型构件壁薄，通常只有2.5
‑
3mm，无法采用常规的退火、振动时效等人工手段进行应力消除。
[0005]因此，亟需一种大型栅格框梁板类金属构件残余应力消减均化装置及方法，以能对大型栅格框梁板类金属构件在加工过程中的内应力进行消减、均化，减少金属构件在加工过程中以及加工完成后发生的形变。
技术实现思路
[0006]鉴于现有技术的以上问题，本申请提供一种大型栅格框梁板类金属构件残余应力消减均化装置及方法，以能对大型栅格框梁板类金属构件在加工过程中的内应力进行消减、均化，减少金属构件在加工过程中以及加工完成后发生的形变。
[0007]为达到上述目的，本申请第一方面提供一种大型栅格框梁板类金属构件残余应力消减均化装置，包括：水槽，所述金属构件放置在所述水槽内；超声激励器，所述超声激励器固定在所述水槽上，所述超声激励器的发射端朝向所述金属构件的栅格设置；楔块，所述楔块位于所述发射端与所述栅格之间，所述楔块的形状与所述栅格的形状相适配；其中，所述水槽内盛装有水，在所述楔块与所述栅格之间的缝隙形成水膜。
[0008]采用如上结构，可以通过超声激励器发出的超声波对水槽内的金属构件中的内应力进行消减、均化，减少金属构件在加工过程中以及加工完成后发生的形变。通过设置与栅格形状相适配的楔块，从而使超声激励器发出的超声波通过楔块传播到金属构件中，减少超声波在传播过程中的衰减与损耗，提高对内应力的消减与均化效果。更为重要的是，通过在水槽中装入水，使水可以填充楔块与栅格之间的空间，从而在楔块与栅格之间形成水膜，由此可以提高楔块与栅格之间的耦合效果，进而提高了超声波的传播效果，提高了对内应力的消减与均化效果。同时，由于大型栅格框梁板类金属构件在毛坯、粗加工、半精加工、精
加工等阶段，其内部均存在内应力，通过楔块与栅格相适配，从而可以根据金属构件的栅格在不同阶段的尺寸，对楔块进行更换，以便对金属构件不同状态进行整体的应力调控，进而可以提高对内应力的消减与均化效果。
[0009]作为第一方面中一种可能的实现方式，所述超声激励器固定在所述水槽底部的下表面。
[0010]采用如上结构，可以方便地对超声激励器进行调节及更换。
[0011]作为第一方面中一种可能的实现方式，所述水槽底部的下表面向下伸出有螺柱，所述发射端中间位置设置有螺孔，所述螺孔与所述螺柱螺纹连接。
[0012]采用如上结构，可以避免超声激励器与水槽中的水接触，进而可以降低防水及密封要求。
[0013]作为第一方面中一种可能的实现方式，所述楔块固定在所述水槽底部的上表面。
[0014]采用如上结构，可以在金属构件处于毛坯、粗加工、半精加工、精加工等阶段时，根据栅格的尺寸方便地对楔块进行更换，从而可以减少处理时间，提高生产效率。
[0015]作为第一方面中一种可能的实现方式，所述水槽底部的上表面设置有凹槽，所述楔块位于所述凹槽内。
[0016]采用如上结构，通过在水槽底部的上表面上设置凹槽，可以减少水槽底部的厚度，使凹槽中的楔块与超声激励器的发射端的距离更近，减少超声波的损耗，提高了对内应力的消减与均化效果。
[0017]作为第一方面中一种可能的实现方式，所述楔块的中间位置设置有连接孔，螺栓穿过所述连接孔将所述楔块固定在所述水槽底部。
[0018]采用如上结构，通过螺栓将楔块固定在水槽底部，可以是楔块的安装与拆卸更加便捷。
[0019]作为第一方面中一种可能的实现方式，所述螺柱的上端和/或所述螺栓的下端与所述水槽的底部之间设置有环氧树脂。
[0020]采用如上结构，由于螺柱的上端、螺栓的下端这些位置在安装后容易产生空腔，通过设置环氧树脂可以降低超声波在该位置的损耗，提高了对内应力的消减与均化效果。
[0021]作为第一方面中一种可能的实现方式，所述楔块与所述栅格之间设置有透声橡胶。
[0022]采用如上结构，可以通过透声橡胶提高楔块与格栅之间的耦合效果，从而降低超声波的损耗，提高了对内应力的消减与均化效果。
[0023]作为第一方面中一种可能的实现方式，还包括：紧固机构，所述紧固机构将所述金属构件固定在所述水槽的底部。
[0024]采用如上结构，可以对金属构件进行固定，避免超声波对金属构件中的应力进行消除与均化的过程中，因应力变化使金属构件发生有害变形，影响处理效果。
[0025]作为第一方面中一种可能的实现方式，还包括：补水机构，所述补水机构用于向所述水槽内补水，使所述水槽内的水保持预定深度。
[0026]由于水槽中的水在超声波的作用下会产生空泡效应，加速水的蒸发，采用如上结构，可以通过补水机构向水槽内补水，从而保证水槽中水量充足，避免水槽中的水位过低影响内应力的消减与均化效果。
[0027]本申请第二方面提供一种大型栅格框梁板类金属构件残余应力消减均化方法，将所述金属构件放置在水槽内；在所述水槽上安装楔块与超声激励器，所述楔块的形状与所述金属构件的栅格的形状相适配，所述楔块位于所述栅格内，处于所述超声激励器的发射端与所述栅格之间；向所述水槽内加水，在所述楔块与所述栅格之间的缝隙形成水膜；控制所述超声激励器发出超声波，对所述金属构件内的内应力进行消减均化。
[0028]采用如上方法，可以通过超声激励器发出的超声波对水槽内的金属构件中的内应力进行消减、均化，减少金属构件在加工过程中以及加工完成后发生的形变。通过设置与栅格形状相适配的楔块，从而使超声激励器发出的超声波通过楔块传播到金属构件中，减少超声波在传播过程中的衰减与损耗，提高对内应力的消减与均化效果。更为重要的是，通过在水槽中装入水，使水可以填充楔块与栅格之间的空间，从而在楔块与栅格之间形成水膜，由此可以提高楔块与栅格之间的耦合效果，进而提高了超声波的传播效果，提高了对内应力的消减与均化效果。同时，由于大型栅格框梁板类金属构件在毛坯、粗加工、半精加工、精加工等阶段，其内部均存在内应力，通过楔块本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大型栅格框梁板类金属构件残余应力消减均化装置，其特征在于，包括：水槽，所述金属构件放置在所述水槽内；超声激励器，所述超声激励器固定在所述水槽上，所述超声激励器的发射端朝向所述金属构件的栅格设置；楔块，所述楔块位于所述发射端与所述栅格之间，所述楔块的形状与所述栅格的形状相适配；其中，所述水槽内盛装有水，在所述楔块与所述栅格之间的缝隙形成水膜。2.根据权利要求1所述的大型栅格框梁板类金属构件残余应力消减均化装置，其特征在于，所述超声激励器固定在所述水槽底部的下表面。3.根据权利要求2所述的大型栅格框梁板类金属构件残余应力消减均化装置，其特征在于，所述水槽底部的下表面向下伸出有螺柱，所述发射端中间位置设置有螺孔，所述螺孔与所述螺柱螺纹连接。4.根据权利要求3所述的大型栅格框梁板类金属构件残余应力消减均化装置，其特征在于，所述楔块固定在所述水槽底部的上表面。5.根据权利要求4所述的大型栅格框梁板类金属构件残余应力消减均化装置，其特征在于，所述水槽底部的上表面设置有凹槽，所述楔块位于所述凹槽内。6.根据权利要求4所述的大型栅格框梁板类金属构件残余应力...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐春广，尹鹏，栗双怡，李培禄，张文君，陈常宏，
申请(专利权)人：中国兵器科学研究院宁波分院，
类型：发明
国别省市：
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