一种焊道残余应力消除装置及方法转让专利
申请号 : CN202010183714.6
文献号 : CN111334660B
文献日 : 2021-12-03
发明人 : 徐鹏 , 刘云峰 , 陈岩
申请人 : 中沃(泰州)激光科技有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种焊道残余应力消除装置,包括枪柄(1)、冲击锤(2)、调姿块(3)和冲击马达;其特征在于:所述枪柄(1)的尾部设有把手(11),枪柄(1)的头部设有冲击锤(2),冲击锤(2)上设有调姿块(3);所述调姿块(3)连接在冲击锤(2)的侧部;所述冲击锤(2)包括伸缩台(21)、转向头(22)和冲击头(23);所述伸缩台(21)的一端固定在枪柄(1)的头部上,伸缩台(21)的另一端上设置有转向头(22),转向头(22)转动安装在伸缩台(21)上;所述转向头(22)上设置有凸台(221),凸台(221)与伸缩台(21)对称分布在转向头(22)的两端,凸台(221)固定在转向头(22)上,凸台(221)随转向头(22)的转动改变与伸缩台(21)的相对角度;所述凸台(221)上设置有两个F型支杆(222),F型支杆(222)对称固定在凸台(221)的两侧;所述F型支杆(222)的凸起上分别设有冲击头(23)和调姿块(3);所述冲击头(23)接触焊道表面的部位呈球体;所述调姿块(3)为长方体,调姿块(3)的端面贴合在工件的表面上;所述枪柄(1)的内部设有冲击马达,冲击马达驱动冲击头(23)对焊道起到冲击作用;
所述F型支杆(222)上设置有转向球(223),转向球(223)位于F型支杆(222)的端部;所述调姿块(3)通过转向球(223)连接在F型支杆(222)上,调姿块(3)通过转向球(223)改变与工件表面的角度,使握持状态下的调姿块(3)贴合在工件的表面;
所述调姿块(3)上设置有球座(31),球座(31)转动安装在调姿块(3)与工件贴合接触的表面上;所述球座(31)使调姿块(3)与工件表面滚动接触;
所述球座(31)上设置有环形气垫(311),环形气垫(311)固定在球座(31)与调姿块(3)之间;所述球座(31)朝向调姿块(3)的方向设置有移动的空间,球座(31)将气垫向调姿块(3)外部挤出。
2.根据权利要求1所述的一种焊道残余应力消除装置,其特征在于:所述枪柄(1)上设置有卡口(12),卡口(12)环绕分布在枪柄(1)的柱面上。
3.一种焊道残余应力消除方法,其特征在于:该方法适用于权利要求1至权利要求2中任意一种焊道残余应力消除装置,该方法步骤如下:S1、根据焊道与两焊接工件的相对位置,调节超声冲击枪上调姿块(3)的角度,使调姿块(3)的端面贴合在焊道两侧的钢板表面上,并调节超声冲击枪上冲击锤(2)的伸出距离,配合调姿块(3)的定位贴合在焊道的表面;
S2、开启超声冲击枪,在调姿块(3)的作用下,手持枪柄(1)控制超声冲击枪的冲击锤(2)沿焊道的轨迹移动,使冲击锤(2)以20000Hz以上的频率冲击工件上焊道的表面,使得工件上的焊道区域产生塑性变形,从而消除焊道内部的残余应力;
S3、在针对消除狭小焊道区域内的残余应力时,焊道两侧的工件使超声冲击枪的使用空间受限,可以通过调节冲击锤(2)与调姿块(3)的偏转角度和伸出距离,满足冲击锤(2)对焊道进行冲击消除残余应力的要求;
S4、在对工件进行机械手焊接时,将超声冲击枪枪柄(1)上的夹持爪固定在机械手上,使得在机械手焊接完成的焊道上,超声冲击枪立即对焊道进行超声冲击,替代了人工进行超声冲击的操作,提升了焊道消除残余应力的效率。
说明书 :
一种焊道残余应力消除装置及方法
技术领域
背景技术
影响到工件的疲劳强度、耐腐蚀性能以及工件的精度,使工件在使用过程中产生变形和开
裂,进而降低了工件的使用寿命,因此对工件残余应力的消除,对于进一步完善工件制造工
艺及保证工件的使用安全具有重大意义;关于焊接残余应力处理方法的的介绍,可参见:张
铁浩等,残余应力检测与消除方法的研究现状及发展[J],精密成形工程,2017.9(No.5)
.122‑127。
效果难以稳定维持,继而削弱了超声冲击枪对焊道残余应力的消除效果,难以保证超声冲
击枪的工作效率。
座、机械臂、超声冲击头;超声冲击头铰接安装在机械臂的第一端,机械臂的第二端铰接安
装在磁力座上;所述方法包括如下步骤:A、将超声冲击头头部对准工件待修复部位;B、打开
磁力座,使其吸附在工件附近;C、调整机械臂、超声冲击头转动至远离修复部位的位置;D、
开启冷焊修复设备,对工件进行焊接修复;E、焊接修复完成后,使超声冲击头的头部对准工
件的焊道表面,使超声冲击头对焊道施加压力,将机械臂、超声冲击头固定;F、开启超声冲
击头,使其对焊道进行残余应力进行消除,重复上述步骤。该技术方案中的优点在于:劳动
强度较小,冲击压力较为稳定,修复效果较好;但是该技术方案中超声冲击头对焊道的冲击
压力难以维持在均衡的范围内,使得超声冲击对焊道残余应力的消除效果不够稳定。
发明内容
设备消除焊道残余应力的过程中,握持的力度和角度变化使冲击头对焊道产生的冲击力不
均衡,提升了焊道残余应力消除的效果。
连接在冲击锤的侧部;所述冲击锤包括伸缩台、转向头和冲击头;所述伸缩台的一端固定在
枪柄的头部上,伸缩台的另一端上设置有转向头,转向头转动安装在伸缩台上;所述转向头
上设置有凸台,凸台与伸缩台对称分布在转向头的两端,凸台固定在转向头上,凸台随转向
头的转动改变与伸缩台的相对角度;所述凸台上设置有两个F型支杆,F型支杆对称固定在
凸台的两侧;所述F型支杆的凸起上分别设有冲击头和调姿块;所述冲击头接触焊道表面的
部位呈球体;所述调姿块为长方体,调姿块的端面贴合在工件的表面上;所述枪柄的内部设
有冲击马达,冲击马达驱动冲击头对焊道起到冲击作用;工作时,握持枪柄上的把手,启动
冲击马达,通过枪柄的冲击锤将冲击马达的冲击振动传递至冲击头上,然后冲击头与焊道
表面的接触将高频的冲击振动传导至焊道的内部,进而消除焊接时产生在焊道内部的残余
应力,由于在手持枪柄冲击焊道的过程中,需要控制手持枪柄时冲击头对焊道的压力处于
稳定的范围内,避免冲击作用的不均衡导致残余应力的消除不彻底,而破坏焊道残余应力
的消除效果;因此,本发明通过设置在冲击锤上的转向头,调节转向头的转动使冲击头和调
姿块与焊道表面的相对角度产生变化,使得握持中手部的位置变化不影响冲击头与焊道的
位置关系,设置的调姿块贴合在焊道两侧的工件表面,使握持中的冲击锤的压力通过调姿
块作用在工件上,避免了握持中手部操作的压力变化传递至冲击头上,使冲击头对焊道的
压力处于稳定范围内;本发明利用了设置在冲击锤上的转向头,配合设置在转向头上的冲
击头和调姿块,避免了在手持冲击设备消除焊道残余应力的过程中,握持的力度和角度变
化使冲击头对焊道产生的冲击力不均衡,提升了焊道残余应力消除的效果。
姿块贴合在工件的表面;工作时,握持中超声冲击枪的姿势发生变化,会随之影响到对焊道
残余应力的消除效果,而使用超声冲击枪进行冲击的过程中,无法保持握持中冲击头对焊
道姿态均衡,通过设置在F型支杆上的转向球,使调姿块贴合在工件表面后,握持姿势的变
化不会影响到冲击头相对于焊道的位置,同时在对焊道的死角消除残余应力中,通过改变
枪柄的姿态利于冲击头伸入至焊道死角中的位置,确保了冲击头对焊道整体充分的超声冲
击作用,维持了焊道残余应力消除的效果。
余应力消除,调姿块需要跟随冲击头进行同步移动,而贴合在工件表面的调姿块阻碍了超
声冲击枪的移动,同时对调姿块与工件相接触的表面造成了破坏;通过设置在调姿块上的
球座,使得超声冲机枪的冲击头在沿焊道移动时,贴合在工件表面的调姿块在球座的作用
下,通过球座的滚动使调姿块在工件表面便捷的移动,提高了焊道残余应力消除的效率。
移动冲击头的过程中,操作超声冲击枪的握持力度会发生改变,使得移动中的调姿块受到
的压力不均衡,进而导致超声冲击传递至焊道上的冲击力受到影响,削弱了残余应力的消
除效果;通过设置在球座上的环形气垫,当调姿块受到的压力过大时,球座被压入至调姿块
的内部,将气垫向外部挤出,使得气垫替代球座与工件的表面相接触,进而阻止了冲击头沿
焊道表面得移动,从而提示握持超声冲击枪的力度不够均衡,驱使握持力度的改变,达到平
衡的状态,确保移动过程中冲击头对焊道残余应力消除的效果。
所需的工作量,同时机械手焊接作业的较长时间内,焊道自身在环境温度的作用下已经开
始了局部的退火效应,再次对其进行超声冲击处理的作用效果有所降低;通过设置在枪柄
上的卡口,使夹持爪通过卡口将超声冲击枪固定在机械手上,在机械手焊接完成的焊道上,
冲击头即刻对焊道进行超声冲击,提高了对机械手焊接焊道的残余应力消除效率,同时避
免了对退火效应后焊道的残余应力消除不彻底的问题,综合提升了焊道残余应力消除的效
果。
姿块的定位贴合在焊道的表面;
区域产生塑性变形,从而消除焊道内部的残余应力;
进行冲击消除残余应力的要求;
超声冲击的操作,提升了焊道消除残余应力的效率。
应力消除的效果;设置在F型支杆上的转向球,使调姿块贴合在工件表面后,握持姿势的变
化不会影响到冲击头相对于焊道的位置,确保了冲击头对焊道整体充分的超声冲击作用,
维持了焊道残余应力消除的效果。
的移动,提高了焊道残余应力消除的效率;设置在球座上的环形气垫,提示握持超声冲击枪
的力度不够均衡,驱使握持力度的改变,达到平衡的状态,确保移动过程中冲击头对焊道残
余应力消除的效果;设置在枪柄上的卡口,使夹持爪通过卡口将超声冲击枪固定在机械手
上,冲击头即刻对焊道进行超声冲击,提高了对机械手焊接焊道的残余应力消除效率,综合
提升了焊道残余应力消除的效果。
附图说明
具体实施方式
上设有调姿块3;所述调姿块3连接在冲击锤2的侧部;所述冲击锤2包括伸缩台21、转向头22
和冲击头23;所述伸缩台21的一端固定在枪柄1的头部上,伸缩台21的另一端上设置有转向
头22,转向头22转动安装在伸缩台21上;所述转向头22上设置有凸台221,凸台221与伸缩台
21对称分布在转向头22的两端,凸台221固定在转向头22上,凸台221随转向头22的转动改
变与伸缩台21的相对角度;所述凸台221上设置有两个F型支杆222,F型支杆222对称固定在
凸台221的两侧;所述F型支杆222的凸起上分别设有冲击头23和调姿块3;所述冲击头23接
触焊道表面的部位呈球体;所述调姿块3为长方体,调姿块3的端面贴合在工件的表面上;所
述枪柄1的内部设有冲击马达,冲击马达驱动冲击头23对焊道起到冲击作用;工作时,握持
枪柄1上的把手11,启动冲击马达,通过枪柄1的冲击锤2将冲击马达的冲击振动传递至冲击
头23上,然后冲击头23与焊道表面的接触将高频的冲击振动传导至焊道的内部,进而消除
焊接时产生在焊道内部的残余应力,由于在手持枪柄1冲击焊道的过程中,需要控制手持枪
柄1时冲击头23对焊道的压力处于稳定的范围内,避免冲击作用的不均衡导致残余应力的
消除不彻底,而破坏焊道残余应力的消除效果;因此,本发明通过设置在冲击锤2上的转向
头22,调节转向头22的转动使冲击头23和调姿块3与焊道表面的相对角度产生变化,使得握
持中手部的位置变化不影响冲击头23与焊道的位置关系,设置的调姿块3贴合在焊道两侧
的工件表面,使握持中的冲击锤2的压力通过调姿块3作用在工件上,避免了握持中手部操
作的压力变化传递至冲击头23上,使冲击头23对焊道的压力处于稳定范围内;本发明利用
了设置在冲击锤2上的转向头22,配合设置在转向头22上的冲击头23和调姿块3,避免了在
手持冲击设备消除焊道残余应力的过程中,握持的力度和角度变化使冲击头23对焊道产生
的冲击力不均衡,提升了焊道残余应力消除的效果。
球223改变与工件表面的角度,使握持状态下的调姿块3贴合在工件的表面;工作时,握持中
超声冲击枪的姿势发生变化,会随之影响到对焊道残余应力的消除效果,而使用超声冲击
枪进行冲击的过程中,无法保持握持中冲击头23对焊道姿态均衡,通过设置在F型支杆222
上的转向球223,使调姿块3贴合在工件表面后,握持姿势的变化不会影响到冲击头23相对
于焊道的位置,同时在对焊道的死角消除残余应力中,通过改变枪柄1的姿态利于冲击头23
伸入至焊道死角中的位置,确保了冲击头23对焊道整体充分的超声冲击作用,维持了焊道
残余应力消除的效果。
冲击头23沿焊道轨迹移动进行残余应力消除,调姿块3需要跟随冲击头23进行同步移动,而
贴合在工件表面的调姿块3阻碍了超声冲击枪的移动,同时对调姿块3与工件相接触的表面
造成了破坏;通过设置在调姿块3上的球座31,使得超声冲机枪的冲击头23在沿焊道移动
时,贴合在工件表面的调姿块3在球座31的作用下,通过球座31的滚动使调姿块3在工件表
面便捷的移动,提高了焊道残余应力消除的效率。
气垫向调姿块3外部挤出;工作时,在沿焊道移动冲击头23的过程中,操作超声冲击枪的握
持力度会发生改变,使得移动中的调姿块3受到的压力不均衡,进而导致超声冲击传递至焊
道上的冲击力受到影响,削弱了残余应力的消除效果;通过设置在球座31上的环形气垫
311,当调姿块3受到的压力过大时,球座31被压入至调姿块3的内部,将气垫向外部挤出,使
得气垫替代球座31与工件的表面相接触,进而阻止了冲击头23沿焊道表面得移动,从而提
示握持超声冲击枪的力度不够均衡,驱使握持力度的改变,达到平衡的状态,确保移动过程
中冲击头23对焊道残余应力消除的效果。
握持的超声冲机枪增加了所需的工作量,同时机械手焊接作业的较长时间内,焊道自身在
环境温度的作用下已经开始了局部的退火效应,再次对其进行超声冲击处理的作用效果有
所降低;通过设置在枪柄1上的卡口12,使夹持爪通过卡口12将超声冲击枪固定在机械手
上,在机械手焊接完成的焊道上,冲击头23即刻对焊道进行超声冲击,提高了对机械手焊接
焊道的残余应力消除效率,同时避免了对退火效应后焊道的残余应力消除不彻底的问题,
综合提升了焊道残余应力消除的效果。
合调姿块3的定位贴合在焊道的表面;
的焊道区域产生塑性变形,从而消除焊道内部的残余应力;
道进行冲击消除残余应力的要求;
行超声冲击的操作,提升了焊道消除残余应力的效率。
焊道的内部,进而消除焊接时产生在焊道内部的残余应力,由于在手持枪柄1冲击焊道的过
程中,需要控制手持枪柄1时冲击头23对焊道的压力处于稳定的范围内,避免冲击作用的不
均衡导致残余应力的消除不彻底,而破坏焊道残余应力的消除效果;因此,本发明通过设置
在冲击锤2上的转向头22,调节转向头22的转动使冲击头23和调姿块3与焊道表面的相对角
度产生变化,使得握持中手部的位置变化不影响冲击头23与焊道的位置关系,设置的调姿
块3贴合在焊道两侧的工件表面,使握持中的冲击锤2的压力通过调姿块3作用在工件上,避
免了握持中手部操作的压力变化传递至冲击头23上,使冲击头23对焊道的压力处于稳定范
围内;设置在F型支杆222上的转向球223,使调姿块3贴合在工件表面后,握持姿势的变化不
会影响到冲击头23相对于焊道的位置,同时在对焊道的死角消除残余应力中,通过改变枪
柄1的姿态利于冲击头23伸入至焊道死角中的位置,确保了冲击头23对焊道整体充分的超
声冲击作用;设置在调姿块3上的球座31,使得超声冲机枪的冲击头23在沿焊道移动时,贴
合在工件表面的调姿块3在球座31的作用下,通过球座31的滚动使调姿块3在工件表面便捷
的移动;设置在球座31上的环形气垫311,当调姿块3受到的压力过大时,球座31被压入至调
姿块3的内部,将气垫向外部挤出,使得气垫替代球座31与工件的表面相接触,进而阻止了
冲击头23沿焊道表面得移动,从而提示握持超声冲击枪的力度不够均衡,驱使握持力度的
改变,达到平衡的状态;设置在枪柄1上的卡口12,使夹持爪通过卡口12将超声冲击枪固定
在机械手上,在机械手焊接完成的焊道上,冲击头23即刻对焊道进行超声冲击,提高了对机
械手焊接焊道的残余应力消除效率,同时避免了对退火效应后焊道的残余应力消除不彻底
的问题,综合提升了焊道残余应力消除的效果。
理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进
都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界
定。