Устройство для снятия остаточных напряжений в металлических конструкциях

 

Изобретение относится к обработке металлов вибрацией и может быть использовано в машиностроении и приборостроении при изготовлении тонкостенных металлических конструкций. Цель изобретения - увеличение КПД устройства. Устройство содержит рабочий стол, установленный на конструкцию 1 через упругие элементы 2 и выполненный в виде колокола 3, внутри которого регулируется давление воздуха с .помощью системы регулирования , состоящей из выходного клапана 4, мембраны 5, толкателя 6 и входного клапана 7. Упругий элемент 2 в нижней части колокоЛа играет также роль уплотнителя, позволяющего сохранять необходимое давление внутри колокола. Внутри колокола установлены вибратор 8, подключенный через коммутатор 9 и логическуюсхему И 1 О к генератору 11 электрических сигналов. Через компаратор 12 и усилитель 13 к логической схеме И подключен датчик I 4. с в (Л ч 00 ч О5

ООЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU „, 447876 А 1

151! 4 С 21 D 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4241405/31-02 (22) 12.05.87 (46) 30.12.88. Бюл. 9 48 (7!) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса и Каунасское станкостроительное производственное объединение им. Ф.З,Дзержинского (72) P.Þ. Бансявичюс, В.В. Волков и М.И. Долгин (53) 621.785.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 804699, кл. С 21 D 1/30, 1979.

Барздыка А.М. Гецов Л.Б. Релаксация напряжений в металлах и сплавах.

М.: Металлургия, 1 978, с. 32. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНЯТИЯ ОСТАТОЧ НЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЯХ (57) Изобретение относится к обработке металлов вибрацией и может быть использовано в машиностроении и приборостроении при изготовлении тонкостенных металлических конструкций.

Цель изобретения — увеличение КПД устройства. Устройство содержит рабочий стол, установленный на конструкцию 1 через упругие элементы 2 и выполненный в виде колокола 3, внутри которого регулируется давление воздуха с .помощью системы регулирования, состоящей из выходного клапана 4, мембраны 5, толкателя 6 и входного клапана 7. Упругий элемент

2 в нижней части колокоЛа играет также роль уплотнителя, позволяющего сохранять необходимое давление внутри колокола. Внутри колокола установлены вибратор 8, подключенный через коммутатор 9 Hлогическую: схему И 10 к генератору 11 электрических сигналов. Через компаратор

12 и усилитель 13 к логической схеме И подключен датчик 14.!

447876

Изобретение относится к обработке металлов вибрацией и может быть использовано в машиностроении и при- боростроении при изготовлении тонкостенных металлических конструкций.

Цель изобретения — увеличение

КПД устройства.

На фиг. I изображено устройство, на фиг. 2 — вибратор, представляющий собой поляризованный в двух плоскостях пьезоэлектрический стержень с разделенными электродами.

Устройство содержит рабочий стол, установленный на конструкцию 1 через прокладки 2 и выполненный в виде колокола 3, внутри которого регулируется давление воздуха с помощью системы регулирования, состоящей из выходного клапана 4, мембраны 5, тол- 2р кателя 6 и входного клапана 7. Упругий элемент 2 в нижней части колокола играет также роль уплотнителя, позволяющего сохранять необходимое давление внутри колокола в те- 25 чение длительного времени ° Кроме того, внутри колокола установлены вибратор 8, подключенный через коммутатор 9 и логическую схему И 10 к генератору 11 электрических сигна- 30 лов. Вибратор 8 представляет собой поляризованный в двух плоскостях пьезоэлектрический стержневой вибровозбудитель с,разделенными электродами (например, ЦТС-1 9) ° Через компаратор 12 и усилитель 13 к ло гической схеме И подключен датчик 14.

Устройство работает следующим образом.

На конструкцию I устанавливается 4р колокол 3 и подключается к электронной схеме. Система регулирования давления воздуха внутри колокола 3 создает такую величину давления, при которой колокол 3, прижимаясь к кон- 4 струкции 1 с минимально возможной силой через упругий элемент 2, имеет возможность перемещаться по конструкции 1 минимально возможным трением, Изменение давления внутри колокола 3 происходит следующим образом, Толкатель 6 выцвигается внутрь колокола 3, натягивая мембрану 5 и вытесняя часть воздуха иэ колокола 3 через выходной клапан 4. Затем толКатель 6 возвращается в исходное положение, внутри колокола 3 создается пониженное давление, в результате чего последний прижимается к конструкции 1. Сила, с которой колокол 3 прижимается к конструкции может быть уменьшена подачей воздуха внутрь колокола 3 через входной клапан 7. Небольшой прижим колокола

3 к конструкции 1 во время перемещения особенно необходим в случаях, когда конструкция 1 имеет криволинейную поверхность. Тогда колокол

3 имеет воэможность перемещаться по криволинейной поверхность, не спадая с нее ° Во время перемещения колокола 3 датчик 14 замеряет величину остаточных внутренних напряжений на каждом участке, Измеренная величина через усилитель 13 подается на компаратор 12, где сравнивается с заданной допустимой величиной U,êîòîðàÿ постоянно подается на компаратор 12.Если,измеренная величина ниже или равна допустимой величине U, сигнал от компаратора 1 2 йодается на компаратор 9 через логическую схему И .10, колокол перемещается на следующий участок и повторяет там измерение. Процесс перемещения колокола 3 осуществляется эа счет конструкции вибратора 8, представляющего собой пьезоэлектрический стержень, поляризованный по осям Е и 7 и имеющий разделенные электроды. Поэтому он может генерировать три компоненты колебаний: продольные по оси Х, изгибные в плоскости XOZ (П,), изгибные в плоскости XOY (П ), Изгибные колебания в двух плоскостях (XOX и XOY) возбуждаются стержневым преобразователем прямоугольного сечения, направление поляризации которого по длине преобразователя меняется на У/2. В зонах возбуждения изгибных колебаний преобразователя электроды разделяются по длине на две части, образуя биморф. В зонах возбуждения продольных колебаний электроды сплошные. В общем случае возможно возбуждение продольных и изгибных колебаний в виде:

Аx = Аoxcos(п,

А у = Аоусоэ (п2

А = Ао cos (n>vt- g>) .

В зависимости от принятых значе-. ний переменных, входящих в формулы, можно получить различные формы колебаний, а следовательно, и раз1447876 личные траектории движения пьезоэлектрического стержня.

Приведенная разность фаз

Когда А „= О, а отношение и /п пропорционально, получим траекторию пьеэоэлектрического стержня, целиком заполняющего прямоугольник со сторонами 2А,; 2A oz Таким образом, изгибные колебания в двух плоскостях (XOZ и XOY) необходимы для перемещения колокола 3 по конструкции 1, а продольные колебания по оси Х вЂ” для создания напряжений в конструкции I, позволяющих снять остаточные внутренние напряжения.

Если на одном из участков измеренные остаточные внутренние напряжения выше допустимого значения U, толкатель 6 выдвигается внутрь колокола 3, натягивая мембрану 5 и вытесняя часть воздуха иэ колокола 3 25 через выходной клапан 4 ° Затем толкатель 6 возвращается в исходное положение, внутри колокола 3 создается пониженное давление, в результате чего колокол 3 прижимается через 30 упругий элемент 2 к данному участку конструкции, фиксируя границу участка конструкции с радиусом R, который равен радиусу нижней части колокола 3 ° Затем включается вибра35 тор 8 и начинается процесс виброоб,работки, который контролируется датчиком 14. В тот момент, когда остаточные внутренние напряжения уменьшаются до величины, равной допусти- 4О мой величине U, подаваемой на компаратор 12, процесс виброобработки прекращается, через входной клапан 7 внутрь колокола 3 подается воздух до тех пор, пока давление воздуха 45 внутри колокола 3 не достигнет величины, при которой колокол будет прижиматься к детали с меньшей силой,-позволяющей с минимально возможным трением передвигаться по кри- яп волинейной поверхности конструкции.

Затем колокол 3 передвигается на следующий участок, и весь процесс повторяется снова. Т.е. использование такого устройства позволяет 55 подобрать оптимальные режимы виброобработки участков конструкции, где уровень остаточных внутренних напряжений выше допустимого.

Пример. Необходимо обработать тонкостенные конструкции, изготовленные из стали марки Сталь 20 и сплава Д16. Для сравнения две одинаковые детали обрабатывают с помощью предлагаемого и известного устройств. Обработку прекращают при достижении уровня остаточных внутренних напряжений допустимой величины. После обработки полученные структуры стали марки Сталь 20 и сглава Д16 исследуют рентгеновским методом. Исследования показали, что при одинаковом качестве обработки конструкции энергозатраты предлагаемого устройства ниже известного на

40-50Х, долговечность конструкции выше на 35-457..

Применение устройства позволяет равномерно снять остаточные внутренние напряжения в тонкостенных конструкциях с минимальными энергозатратами, сохраняя при этом долговеч ность конструкции за счет предотвращения ее перегрузки в процессе виброобработки.

Устройство, реализующее данный способ, характеризуется большими возможностями автоматизации и универсальностью, обеспечивающих его эффективное использование в роботптехническнх системах.

Формула изобретения

Устройство для снятия остаточ" ных напряжений в металлических конструкциях преимущественно тонкостенных, содержащее рабочий стол, выполненный в виде колокола, упругие элементы, вибратор, электрический генератор, о т .п и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения КПД устройства, оно снабжено датчиком для измерения остаточных напряжений, логической схемой И, коммутатором, компаратором, усилителем и системой регулирования давления воздуха внутри колокола, состоящей из толкателя, мембраны, выходного и входного клапанов, причем вибратор выполнен в виде пьезоэлектрического стержня, поляризованного по двум перпендикулярным направлениям, к соединен с электрическим генератором через коммутатор и логическую схему

И, а датчик соединен с логической схемой И через усилитель и компара-. тор.!

4447876

Составитель А. Кулемин

Редактор М. Петрова Техред И.Верес

Корректор О. Кравцова

Производственно-полиграфическое предприятие, r. ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6810/29 Тираж 545 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5