[發明專利]一種超聲振動螺紋滾壓強化裝置

無效

• 申請號: 201410367406.3
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104190832A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 張文光;陳偉;張德遠;程明龍;孫丹
• 申請（專利權）人: 成都飛機工業（集團）有限責任公司
• 主分類號: B21H3/04
• 分類號: B21H3/04
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域????????????

????本發明涉及一種將超聲振動應用于螺紋滾壓強化的新型振動傳遞方式及裝置。超聲振動螺紋滾壓技術是在普通螺紋滾壓工藝的基礎上，對滾壓輪施加超聲振動，使滾壓輪邊振動邊滾動的高能螺紋強化技術。滾壓輪與超聲換能器的連接、裝卡方式在超聲振動螺紋滾壓技術中顯得尤為重要。其關鍵在于在保證滾壓刀具正常工作的同時又要確保超聲波能量的高效傳遞。本發明為超聲振動螺紋滾壓技術及大載荷超聲傳振提供了一種新思路和方法。

背景技術

螺紋連接是一種重要的連接方式，在航空裝配和石油鉆探等方面廣泛應用。而螺紋的自身結構特性決定了其具有高的應力集中系數，在高頻復雜載荷下容易在螺紋牙根部位產生裂紋，最終導致疲勞失效。常規切削加工容易在螺紋牙底部位產生刀紋和劃痕等表面缺陷，而此區域成為疲勞裂紋萌生和擴展的主要根源，大大降低了構件的整體疲勞性能。

為提高螺紋產品壽命，通常采用普通螺紋滾壓工藝對螺紋牙底進行局部強化，并在普通材料螺紋強化中取得一定效果。隨著A100鋼等高強材料的大量使用，高強材料的螺紋強化問題顯得尤為突出。高強材料的高強特性，使得普通滾壓工藝難以使其產生足夠的塑性變形，因此對疲勞性能的改善程度十分有限。超聲振動擠壓工藝為一種高能強化技術，其具有的高頻脈沖特性可細化表層組織，引入更大的表面殘余應力，因此能有效提高試件的疲勞壽命。在超聲滾壓工藝中，滾壓刀具和超聲波發生換能器的連接和裝卡方式十分重要，既要確保刀具的正常工作，又需要保障超聲波能量傳遞到滾壓刀具，同時也要考慮刀具以及換能器的磨損和使用壽命等問題。鑒于此，發明了將超聲振動應用于螺紋滾壓強化的新型振動傳遞裝置。

發明內容

本發明的目的是提供一種將超聲振動應用于螺紋滾壓強化的新型振動傳遞方式及裝置，綜合了超聲波傳遞效率、高負載、高耐磨性和使用壽命等因素，使得超聲能量能夠在換能器和滾壓刀具間很好的傳遞，在強化工藝中發揮重要的作用。

???????本發明一種超聲振動螺紋滾壓強化裝置，包括變幅桿1、滾壓輪2、擋蓋3、螺釘4和防磨襯套5；變幅桿1為圓柱狀零件，前端面設有輪子卡槽11和4個螺紋孔12；滾壓輪2為輪軸一體硬質合金輪，是擠壓刀具；擋蓋3是圓片狀零件，上有4個通孔31和方孔32。方孔32為輪子的裝卡提供空間；螺釘4通過通孔31連接到變幅桿1上的螺紋孔12將擋蓋3緊固連接起來，防磨襯套5套在滾壓輪輪2的軸上，安裝在變幅桿1的輪子卡槽11中。防磨襯套為耐磨且硬度較大材料，它的作用是防止變幅桿的磨損。

???????超聲波由換能器發出，在變幅桿前端振幅最大，通過輪子卡槽與滾壓輪軸的支撐面傳遞給滾壓刀具，二者之間的防磨襯套不影響振動的傳遞。而橢圓振動超聲波能減少滾壓輪與襯套之間的摩擦，提高滾壓工藝效果，減少滾壓輪的磨損。

本發明的優點及功效為：

（1）滾壓刀具為軸輪一體型，換能器對滾壓輪兩端支撐，增大了接觸面積，超聲波傳遞效果較好，能實現大載荷傳振，且傳振穩定性好。

???（2）防磨襯套可以減少換能器的磨損，且不影響超聲波能量的傳遞。

???（3）螺釘夾緊防磨襯套確保振動的傳遞。

（4）橢圓振動超聲波可以減少刀具軸的磨損，增加滾壓輪的使用壽命。

附圖說明

圖1?本發明裝置的外觀圖

圖2?本發明裝置的結構分解圖

圖中：?1變幅桿????11輪子卡槽?????12.螺紋孔?2滾壓輪?????3擋蓋??31通孔?32方孔?4螺釘????5防磨襯套???。??

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明做進一步的詳細說明。

圖1和圖2是本裝置的整體外觀圖和結構拆分圖。本裝置由變幅桿1、滾壓輪2、擋蓋3、螺釘4和防磨襯套5組成。變幅桿1為階梯柱狀零件，前端面設有輪子卡槽11和4個螺紋孔12。滾壓輪2為輪軸一體硬質合金輪，是擠壓刀具。擋蓋3是圓片狀零件，上有4個通孔31和方孔32。方孔32為輪子的裝卡提供空間。螺釘4通過通孔31連接到變幅桿1上的螺紋孔12將擋蓋3緊固連接起來，防磨襯套5套在滾壓輪2的軸上，安裝在變幅桿1的輪子卡槽11中，防磨襯套為耐磨且硬度較大材料，它的作用是防止變幅桿的磨損。

超聲波由換能器發出，在變幅桿前端振幅最大，通過輪子卡槽與滾壓輪軸的支撐面傳遞給滾壓刀具，二者之間的防磨襯套不影響振動的傳遞。而橢圓振動超聲波能減少滾壓輪與襯套之間的摩擦，提高滾壓工藝效果，減少滾壓輪的磨損。