專利名稱：振動消除應力和振動焊接過程中的參數檢測方法及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在振動消除應力和振動焊接過程中的參數檢測方法，屬于機械加工方法。
背景技術：
振動消除應力(Vibration Stress Relief)又稱為振動時效，應用于黑色金屬和有色金屬機械結構件在鑄造、鍛壓、焊接和切削加工后的殘余應力消除或均化(勻化)，防止變形或開裂。振動消除應力需要檢測振動的參數，即振動加速度或振動幅度或振動產生的動應力，通過對檢測獲得的參數進行分析和判斷控制振動消除應力的過程，其效果的判斷方法依照中華人民共和國機械行業標準JB/T5926和JB/T10375進行。
振動焊接又稱為焊接調制，應用于黑色金屬和有色金屬機械結構件的焊接過程輔助，其作用是減少焊接應力的產生和細化焊接金相晶粒，可免除合金結構件的焊接預熱或減低預熱溫度，提高焊接質量和防止開裂、變形。振動焊接需要檢測振動的參數，即振動加速度或振動幅度或振動產生的動應力，通過對檢測獲得的參數控制振動焊接的過程。
公知的振動消除應力和振動焊接的參數檢測是一維的，即在單一方向上檢測，通過加速度傳感器、振動幅值傳感器和動應力傳感器獲得一維參數，控制振動消除應力和振動焊接的工藝過程。這種方法存在以下不足一維參數檢測有很強的方向性，如果振動方向和檢測方向不一致，就不能真實反映振動的強度，在振動消除應力的過程中有可能對工件造成疲勞損害甚至損壞工件，同時單向參數所反映的振動變化量準確性不夠而直接影響加工質量；在振動焊接的過程中則有可能使加載的振動量過大而對焊接質量造成影響。所以有必要發明一種新的檢測方法來取代，同時設計出新的、準確的控制過程。
發明內容
本發明的目的在于提供一種三維的振動消除應力和振動焊接檢測方法，并創造出一種新的振動消除應力和振動焊接的控制過程。
本發明的技術方案是通過以下途徑實現的，它是利用傳感器檢測三個方向的參數或者三個方向的合成參數，參數包括振動加速度、振動幅值和動應力，其中所述的參數可以是矢量，也可以是非矢量。
本發明由于采用三維傳感器觀測三個方向的參數，所以可以全面反映所有振動參數的變化情況，有效控制振動消除應力和振動焊接的過程，在保證加工質量的同時不對工件造成損害。
圖1是采用三維傳感器的具體實施示意圖；圖2是采用三個一維傳感器的具體實施示意圖；圖3是采用一個二維傳感器和一個一維傳感器具體實施示意圖；圖4是傳感器檢測的振動參數及其合成矢量示意圖；圖5是檢測的振動參數6、7、8與其合成振動參數12夾角示意圖；圖6是6和7合成參數9、7和8合成參數10、6和8合成參數11與合成振動參數夾角示意；圖7是合成振動參數12在振動消除應力過程中的變化示意；圖8是合成振動參數12與二維平面的夾角17在振動消除應力過程中的變化示意。
具體實施例方式
下面結合附圖并以三維傳感器為例詳細描述本發明的具體實施方式
。
如圖1所示，被檢測的工件1由彈性件5支撐于地基上，振動激勵由控制器3驅動振動源4產生，三維振動檢測傳感器2置于工件1上并與控制器3相連，傳感器2可以檢測6、7、8三個方向的振動參數(振動加速度、振動幅值或動應力)或6、7、8的合成量振動參數12，12的獲得也可由6、7、8計算獲得，同時可計算的合成振動參數包括9、10、11及其夾角13、14、15、16、17、18，所有參數可以是矢量的或非矢量的(如圖4、5、6所示)。三維檢測的振動參數顯然比一維檢測更準確，使振動消除應力和振動焊接的控制過程更為準確和控制過程更全面，創造了一種技術性能優越的檢測和控制方法。
如圖4所示，現有的技術振動參數檢測是單方向一維的，一維的振動參數是檢測6、7、8中的一個，這樣就不能真實的反映實際最大的振動量，實際振動量最大可能是檢測量的數倍甚至幾十倍，容易造成工件的損壞或減少疲勞壽命；一維振動參數的檢測還可能只是一個方向分量，很多情況下不能反映振動參數的實際變化，因此就不能使振動消除應力和振動焊接的加工達到最佳效果，甚至無法準確地判斷和控制工藝過程。
再如圖4所示，本發明所采用的傳感器可同時檢測6、7、8三個方向(三維)或直接檢測合成參數12，其參數12也可由6、7、8通過計算獲得，同時可計算獲得的還有二維參數9、10、11和圖5、圖6的矢量(非矢量)夾角13、14、15、16、17、18。三維振動參數6、7、8的檢測可準確反映其合成參數12所表示的最大振動量，配合12和二維平面的夾角(16、17、18之一)，即可全面反映所有振動參數的變化情況，有效控制振動消除應力和振動焊接的過程，在保證加工質量的同時不對工件造成損害。
在振動消除應力的加工過程控制中，不斷檢測6、7、8參數或其合成參數12和二維平面夾角(16、17、18之一)的變化，使其符合JB/T5926和JB/T10375標準中效果判斷的要求，比單純檢測一維參數全面和準確，因此能獲得最佳的加工效果。例如，圖7合成參數12在加工過程中上升(或下降、或先上升后下降)，變化停止后經時間t1后即作為完成加工控制過程的判定之一；圖8是合成參數12與二維平面的夾角在加工過程中變化，變化停止后經時間t2后即作為完成加工控制過程的判定之二。兩種判定可分開或同時進行。類似的方法還包括使用二維參數9、10、11中的全部或任意兩個及其夾角進行判定，和使用檢測參數6、7、8及其合成參數9、10、11、12對振動掃描曲線(含振前一次和振后二次)進行判定。
在振動焊接的加工過程控制中，通過檢測6、7、8參數或其合成參數12，可準確控制實際振動量的大小，保證加工質量。例如設定振動量范圍為5-10m/s2(振動加速度)，采用一維檢測方法就有可能超過很多，如果是三倍就是15-30m/s2(幾乎不能進行加工)，而三維檢測就是實際控制量。類似的方法還包括使用二維參數9、10、11中的全部或任意兩個進行檢測。
振動消除應力和振動焊接的過程控制包括自動、半自動和手動，均可采用本發明來進行自動和人工控制。
如圖2所示，使用三個一維傳感器進行檢測時，是用三個一維傳感器同時對三個方向的參數進行檢測，計算過程與三維傳感器一樣。
如圖3所示，使用一個二維傳感器和一個一維傳感器進行檢測時，是用一個二維傳感器同時檢測兩個方向的參數，用一維傳感器檢測第三個方向的參數，計算過程與三維傳感器一樣。
權利要求
1.一種振動消除應力和振動焊接過程中的參數檢測方法，其特征在于它是利用傳感器檢測三個方向的參數或者三個方向的合成參數，參數包括振動加速度、振動幅值和動應力，其中所述的參數可以是矢量，也可以是非矢量。
2.根據權利要求1所述的一種檢測方法，其特征在于所述的傳感器可以是一維、二維或三維傳感器。
3.根據權利要求1所述的一種檢測方法，其特征在于所述的檢測方法是用于對振動消除應力過程進行控制。
4.根據權利要求1所述的一種檢測方法，其特征在于所述的檢測方法是用于對振動焊接過程進行控制。
全文摘要
本發明涉及一種振動消除應力和振動焊接過程中的參數檢測方法，屬于機械加工方法；本發明是利用傳感器檢測三個方向的參數或者三個方向的合成參數，參數包括振動加速度、振動幅值和動應力，其中所述的參數可以是矢量，也可以是非矢量；由于采用傳感器觀測三個方向的參數，所以可以全面反映所有振動參數的變化情況，有效控制振動消除應力和振動焊接的過程，在保證加工質量的同時不對工件造成損害。
文檔編號G01M7/00GK1584532SQ200410023259
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月25日 優先權日2004年5月25日
發明者林易人 申請人:林易人