[發明專利]一種超聲沖擊噴丸裝置

有效

• 申請號: 201810156461.6
• 申請日: 2018-02-24
• 公開（公告）號: CN108239694B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 孟憲林;尚曉峰
• 申請（專利權）人: 沈陽遠大裝備科技有限公司
• 主分類號: C21D7/06
• 分類號: C21D7/06;C21D9/50
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊;李琳

一種超聲沖擊噴丸裝置，包括：沖擊槍，在沖擊槍內設置有換能器；沖擊頭，與沖擊槍連接，沖擊頭的一端與換能器的變幅桿的端面具有間隙，在沖擊頭內有至少一個沿變幅桿的振動方向穿透沖擊頭的腔體，在每個腔體內安放有撞針，通過變幅桿的振動帶動撞針向腔體的遠離變幅桿的一端彈射，在撞針的最大工作行程處，撞針的遠離變幅桿的一端伸出腔體并對工件表面進行撞擊，撞針向變幅桿的方向回彈至撞針靠近變幅桿一端與變幅桿接觸碰撞，使得撞針在變幅桿與工件之間往復彈射。在撞針與工件碰撞的同時采用負壓抽吸來加強撞針回彈的效果，將超聲振動與真空動力結合，實現撞針自主性往復運動。撞針與工件為彈性碰撞，既保證沖擊處理效果，又不損傷表面質量。

技術領域

本發明涉及超聲技術領域，具體地說，涉及一種超聲沖擊噴丸裝置。

背景技術

金屬加工過程中，金屬焊接是常用的一種加工方法，金屬材料按照特定的形狀、尺寸進行焊接后，由于焊趾的應力集中及殘余拉應力等因素的共同作用，通常焊接接頭的疲勞性能要遠低于基體金屬，焊接疲勞裂紋通常起裂于接頭焊趾處，由此導致的海洋采油鉆井平臺、橋梁、船舶、飛機、機車車輛等大型焊接結構件事故時有發生，給人們的人身安全、工作、旅行、生活、財產等方面帶來了嚴重的威脅。因此，改善焊接接頭的疲勞強度成了人們長期要解決的難題，通常人們采用錘擊法、熔修法、熱處理、噴丸法等來提高焊接接頭及結構的疲勞性能，但受限于效率、效果及適用范圍等多方面問題。近年來，采用超聲沖擊裝置對金屬焊接部位的焊趾部位進行處理，以消除焊接殘余應力、提高焊接結構抗應力腐蝕性能、以及焊后變形矯正等得到了社會上的普遍認可。超聲噴丸技術是利用超聲波使變幅桿產生高頻振動，從而驅使彈丸對工件表面進行撞擊，使材料力學性能、疲勞性能等得到改善，并向受噴一側發生彎曲的先進噴丸工藝，該工藝可獲得比傳統噴丸更深的殘余壓應力層，殘余壓應力場的特征數值更大，表面質量也更佳。

在實際應用中，現有技術中以超聲為動力源的沖擊處理方式，均需要沖擊撞針與待處理物和變幅桿剛性接觸，以實現撞針連續的運動工作，在此工作條件下，變幅桿的超聲振動經由撞針直接作用于待處理物表面，待處理物在高頻超聲振動的直接剛性沖擊下，其表面很容易遭到嚴重的破壞，甚至導致其失效損毀。

發明內容

為解決以上問題，本發明提供一種超聲沖擊噴丸裝置，包括：沖擊槍，在沖擊槍內設置有換能器；沖擊頭，與沖擊槍連接，沖擊頭的一端與換能器的變幅桿的端面具有一定間隙，在沖擊頭內有至少一個沿變幅桿的振動方向穿透沖擊頭的腔體，在每個腔體內安放有撞針，并且，通過變幅桿的振動帶動撞針向腔體的遠離變幅桿的一端彈射，在撞針的最大工作行程處，撞針的遠離變幅桿的一端伸出腔體并對工件表面進行撞擊，然后撞針向變幅桿的方向回彈至撞針的靠近變幅桿的一端與變幅桿接觸碰撞，從而使得撞針在變幅桿與工件之間往復彈射。

優選地，在沖擊頭內還設置有氣流通道，所述氣流通道的一端與負壓設備連通，另一端延伸至撞針處，通過負壓設備的抽吸加強撞針向變幅桿的方向回彈，并且，在撞針回彈至與變幅桿碰撞時，負壓設備停止對撞針的抽吸。

優選地，在沖擊頭內設置有連通各腔體的第一流道，并且，從第一流道還向變幅桿的方向延伸出一道或多道第二流道，并且，每個第二流道的一端都與負壓設備連通，其中，當撞針回彈至與變幅桿碰撞時，氣流依次通過第一流道、第二流道進入負壓設備，負壓設備不對撞針形成負壓吸力。

優選地，撞針的下部具有臺肩，臺肩的橫截面面積大于腔體遠離變幅桿方向的所述一端的端面面積，在撞針的最大工作行程處，臺肩使得下部留在腔體內。

優選地，所述沖擊頭通過上蓋、沖擊座和下蓋連接為一體，并在其中形成所述腔體和氣流通道。

優選地，沖擊頭與沖擊槍連接的端面之間裝設有密封墊。

優選地，撞針包括同心連接的第一圓柱體和第二圓柱體，所述第二圓柱體靠向變幅桿，且第二圓柱體的直徑比第一圓柱體的直徑大。