[發(fā)明專利]超聲滾壓加工系統(tǒng)和方法、零件的加工方法

有效

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• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN107138915B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高清;袁人煒;劉棟
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B23P9/02
• 分類號: B23P9/02
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 侯穎媖

一種超聲滾壓加工系統(tǒng)包括超聲滾壓裝置及控制器。所述超聲滾壓裝置用來以一預(yù)壓深度壓在工件的表面上，對所述工件施加背壓力，在所述工件的表面上滾動且做超聲頻的機(jī)械振動，以產(chǎn)生作用于所述工件的滾壓力。其中，所述超聲頻的機(jī)械振動是通過輸入電流驅(qū)動的。所述控制器用來基于期望殘余壓應(yīng)力和實(shí)時滾壓力調(diào)節(jié)所述預(yù)壓深度、所述背壓力和所述輸入電流中的至少一個，以在所述工件內(nèi)產(chǎn)生大致符合所述期望殘余壓應(yīng)力的殘余壓應(yīng)力。本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)一步涉及超聲滾壓加工方法及一種零件的加工方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開的實(shí)施方式涉及一種超聲滾壓加工系統(tǒng)和方法，及一種零件的加工方法。

背景技術(shù)

殘余應(yīng)力是指由于物體受力后所產(chǎn)生的應(yīng)變超過彈性范圍，使得物體內(nèi)部無法恢復(fù)原來的狀態(tài)而殘存的應(yīng)力，其對零件的抗疲勞性能和抗應(yīng)力腐蝕性能等有顯著的敏感性。殘余應(yīng)力通常包括殘余拉應(yīng)力和殘余壓應(yīng)力。零件表層的殘余壓應(yīng)力可顯著提高零件的疲勞壽命，降低零件對腐蝕疲勞的敏感性，抑制應(yīng)力腐蝕裂紋的萌生。

可采用超聲滾壓法對零件進(jìn)行加工，以在零件表面引入殘余壓應(yīng)力。有些特殊的零件，如：渦輪葉片等，需要在零件的不同部位引入大小不同的殘余壓應(yīng)力,以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。然而，傳統(tǒng)的超聲滾壓加工方法無法控制所產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力的大小，所以無法滿足這類零件的設(shè)計需求。

因此，有必要提供一種超聲滾壓加工系統(tǒng)和方法及零件加工方法來解決上述技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

一方面，本發(fā)明提供一種超聲滾壓加工系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括超聲滾壓裝置和控制器。所述超聲滾壓裝置用來以一預(yù)壓深度壓在工件的表面上，對所述工件施加背壓力，在所述工件的表面上滾動且做超聲頻的機(jī)械振動，以產(chǎn)生作用于所述工件的滾壓力。其中，所述超聲頻的機(jī)械振動是通過輸入電流驅(qū)動的。所述控制器用來基于期望殘余壓應(yīng)力和實(shí)時滾壓力調(diào)節(jié)所述預(yù)壓深度、所述背壓力和所述輸入電流中的至少一個，以在所述工件內(nèi)產(chǎn)生大致符合所述期望殘余壓應(yīng)力的殘余壓應(yīng)力。

另一方面，本發(fā)明提供一種超聲滾壓加工方法。該方法包括：產(chǎn)生作用于工件的滾壓力，及基于期望殘余壓應(yīng)力和實(shí)時滾壓力調(diào)節(jié)所述預(yù)壓深度、所述背壓力和所述輸入電流中的至少一個，以在所述工件內(nèi)產(chǎn)生大致符合所述期望殘余壓應(yīng)力的殘余壓應(yīng)力。所述產(chǎn)生滾壓力的步驟包括：將超聲滾壓裝置以一預(yù)壓深度壓在所述工件的表面上；通過所述超聲滾壓裝置對所述工件施加背壓力；在所述工件的表面上滾動所述超聲滾壓裝置；及通過輸入電流驅(qū)動所述超聲滾壓裝置做超聲頻的機(jī)械振動。

又一方面，本發(fā)明提供一種零件的加工方法。該方法包括：確定所述零件的期望殘余壓應(yīng)力分布，所述分布包括至少一個期望區(qū)域的位置信息和對應(yīng)該期望區(qū)域的期望殘余壓應(yīng)力；及產(chǎn)生作用于所述期望區(qū)域的滾壓力，以在所述期望區(qū)域產(chǎn)生大致符合所述期望殘余壓應(yīng)力的殘余壓應(yīng)力。所述產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力的步驟包括：將超聲滾壓裝置以一預(yù)壓深度壓在所述期望區(qū)域內(nèi)，通過所述超聲滾壓裝置對所述期望區(qū)域施加背壓力，在所述期望區(qū)域內(nèi)滾動所述超聲滾壓裝置，通過輸入電流驅(qū)動所述超聲滾壓裝置做超聲頻的機(jī)械振動，及基于所述期望殘余壓應(yīng)力和實(shí)時滾壓力調(diào)節(jié)所述背壓力、所述預(yù)壓深度和所述輸入電流中的至少一個。

附圖說明

通過結(jié)合附圖對于本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行描述，可以更好地理解本發(fā)明，在附圖中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例的超聲滾壓加工系統(tǒng)的示意圖；

圖2為圖1中的控制器的示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例的超聲滾壓加工方法的流程示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明另一具體實(shí)施例的超聲滾壓加工方法的流程示意圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例的零件加工方法的流程示意圖；及

圖6為根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例的零件的期望殘余壓應(yīng)力分布示意圖。

具體實(shí)施方式