[發(fā)明專利]汽車增壓器鑄造鋁合金葉輪強(qiáng)化延壽的方法與裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610547832.4
• 申請(qǐng)日: 2016-07-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106191422B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張永康;盧軼;羅紅平;郭鐘寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C21D10/00
• 分類號(hào): C21D10/00
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所44329
• 代理人: 楊曉松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車領(lǐng)域，尤其指一種汽車增壓器鑄造鋁合金葉輪強(qiáng)化延壽的方法與裝置。

技術(shù)背景

渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，提升了地面運(yùn)輸裝備的性能及穩(wěn)定性，使得地面運(yùn)輸設(shè)備的載重量能力增強(qiáng)，能夠勝任更大負(fù)載，環(huán)境更加惡劣的工作。增壓器鑄造鋁合金葉輪是渦輪加速發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零部件，其使用壽命直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的整體使用年限，隨著現(xiàn)在超大工程對(duì)地面載重運(yùn)輸設(shè)備的要求越來(lái)越高，工作環(huán)境也越來(lái)越惡劣，對(duì)增壓葉輪的壽命要求也越來(lái)越嚴(yán)格，傳統(tǒng)的抗疲勞強(qiáng)化方式已經(jīng)難以滿足葉輪的高壽命要求，因此引入新的強(qiáng)化機(jī)制是極為必要的。

激光沖擊強(qiáng)化作為一種新型的抗疲勞制造強(qiáng)化工藝，能夠在零件表面形成深度較大的殘余應(yīng)力層，大幅提升零件的使用壽命，是用于強(qiáng)化高壽命葉輪的不二選擇，然而鋁合金鑄造葉輪在制造過(guò)程中難免會(huì)產(chǎn)生夾雜，氣孔等缺陷，這些缺陷經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)募す鉀_擊工藝強(qiáng)化后能夠削弱其對(duì)葉輪整體壽命的影響，因此需要在強(qiáng)化過(guò)程中進(jìn)行同步檢測(cè)來(lái)不斷優(yōu)化激光沖擊強(qiáng)化參數(shù)。

本發(fā)明針對(duì)實(shí)際需求提出一種汽車增壓器鑄造鋁合金葉輪強(qiáng)化延壽的方法與裝置，它能夠在強(qiáng)化的同時(shí)，對(duì)零件進(jìn)行缺陷檢測(cè)并優(yōu)化強(qiáng)化參數(shù)，同時(shí)結(jié)合超聲冷軋工藝完成對(duì)整體葉輪的強(qiáng)化。

發(fā)明內(nèi)容

基于汽車增壓器鑄造鋁合金葉輪制造現(xiàn)狀，本發(fā)明提出一種汽車增壓器鑄造鋁合金葉輪復(fù)合強(qiáng)化延壽的方法與裝置。

本發(fā)明一方面提供一種汽車增壓器鑄造鋁合金葉輪復(fù)合強(qiáng)化延壽的裝置，其包括：激光器、至少一只機(jī)械手、探測(cè)機(jī)器人、沖擊探測(cè)器、工控機(jī)、涂水機(jī)器人、機(jī)床和超聲冷軋裝置，其特征在于，一只所述機(jī)械手用于夾持所述汽車增壓器鑄造鋁合金葉輪，所述涂水機(jī)器人用于向所述汽車增壓器鑄造鋁合金葉輪待沖擊表面施加水膜以形成約束層，所述探測(cè)機(jī)器人用于移動(dòng)所述沖擊探測(cè)器使其緊貼于所述待沖擊表面的背面，所述機(jī)床用于夾持超聲冷軋裝置，使其一邊旋轉(zhuǎn)一邊進(jìn)入葉輪軸孔內(nèi)部，進(jìn)行冷軋強(qiáng)化，所述工控機(jī)用于控制激光器、機(jī)械手、探測(cè)機(jī)器人、沖擊探測(cè)器和涂水機(jī)器人的協(xié)同工作，完成激光沖擊強(qiáng)化過(guò)程。

進(jìn)一步的，所述沖擊探測(cè)器由橡膠圈、位移探測(cè)器、外殼、雙向氣泵和數(shù)據(jù)線組成，所述位移探測(cè)器位于所述外殼內(nèi)用于進(jìn)行沖擊探測(cè)并且所述數(shù)據(jù)線用于傳遞沖擊探測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)，所述橡膠圈位于所述外殼貼合被檢測(cè)表面的一端，進(jìn)行沖擊探測(cè)時(shí)，所述雙向氣泵抽出外殼內(nèi)一定量的氣體，使沖擊探測(cè)器更好的貼附在需檢測(cè)表面，而當(dāng)需要沖擊探測(cè)器結(jié)束沖擊探測(cè)需要與檢測(cè)表面分離時(shí)，雙向氣泵向外殼內(nèi)注入氣體，方便沖擊探測(cè)器的分離。

更進(jìn)一步的，所述超聲冷軋裝置由連桿，超聲激震器，超聲強(qiáng)化頭組成；進(jìn)行超聲冷軋作業(yè)時(shí)，所述機(jī)床夾持連桿將超聲強(qiáng)化頭移動(dòng)到所述汽車增壓器鑄造鋁合金葉輪軸孔內(nèi)部，超聲激震器開(kāi)始工作以使超聲強(qiáng)化頭不斷的與軸孔孔壁碰撞形成強(qiáng)化作用，同時(shí)所述機(jī)床帶動(dòng)連桿進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，確保軸孔孔壁的均勻強(qiáng)化。

本發(fā)明另一方還提供了一種汽車增壓器鑄造鋁合金葉輪復(fù)合強(qiáng)化延壽的方法，其基于所述的汽車增壓器鑄造鋁合金葉輪復(fù)合強(qiáng)化延壽的裝置，其具體步驟為：

(1)將所述葉輪的三維尺寸信息輸入工控機(jī)，并確定好需要沖擊的區(qū)域；

(2)在所述葉輪所需進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化的區(qū)域涂覆吸收層；

(3)機(jī)械手夾持所述葉輪并調(diào)整其姿態(tài)，使激光能夠輻照需強(qiáng)化的區(qū)域；

(4)另一只機(jī)械手夾持沖擊探測(cè)器吸附于沖擊區(qū)域的背面，用于探測(cè)沖擊和檢測(cè)信號(hào)；

(5)涂水機(jī)器人在待沖擊面上施加均勻的水膜，激光器開(kāi)始工作，對(duì)所述葉輪進(jìn)行沖擊強(qiáng)化；

(6)激光沖擊處理葉輪表面區(qū)域后，超聲冷軋裝置對(duì)葉輪軸孔內(nèi)部進(jìn)行冷軋強(qiáng)化。

進(jìn)一步的，通過(guò)所述沖擊探測(cè)器監(jiān)測(cè)沖擊區(qū)域的內(nèi)部缺陷。

更進(jìn)一步的，在進(jìn)行沖擊強(qiáng)化時(shí)，激光器先發(fā)出一個(gè)弱激光脈沖，用于配合所述沖擊探測(cè)器判斷沖擊區(qū)域是否存在缺陷，所述工控機(jī)根據(jù)判斷結(jié)果從數(shù)據(jù)庫(kù)選擇適合的參數(shù)與路徑進(jìn)行沖擊強(qiáng)化。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.本發(fā)明提出的強(qiáng)化方法能夠在強(qiáng)化的同時(shí)發(fā)現(xiàn)零件內(nèi)的缺陷。

2.根據(jù)零件的制造質(zhì)量，不斷的優(yōu)化沖擊產(chǎn)生，獲得最優(yōu)的強(qiáng)化效果。

3.對(duì)激光光線難以達(dá)到的非應(yīng)力集中區(qū)用超聲冷軋的方式進(jìn)行強(qiáng)化節(jié)約的成本，提高了效率。

4.本發(fā)明提出的沖擊探測(cè)器也可以單獨(dú)作為檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行使用。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明裝置整體布局圖；

圖2是本發(fā)明沖擊探測(cè)器工作示意圖；

圖3是沖擊探測(cè)器結(jié)構(gòu)圖；