[發明專利]用于大尺寸板件表面強化的多集束脈沖水射流噴丸裝置

有效

• 申請號: 202010150972.4
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111270059B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 胡毅;汪祖安;康勇;劉文川;伍妮;李登;史漢清
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C21D7/06
• 分類號: C21D7/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 樂綜勝

本發明公開了一種用于大尺寸板件表面強化的多集束脈沖水射流噴丸裝置，包括進給機構、高壓供水系統、多集束脈沖射流發生裝置、固定平臺和底座，固定平臺和進給機構設置于底座上，多集束脈沖射流發生裝置包括高壓射流箱和多集束噴嘴，高壓射流箱設置于進給機構上，高壓射流箱懸置于固定平臺上方，高壓射流箱的底部設有多集束噴嘴，高壓射流箱通過管道與高壓供水系統連接。本發明具備單點噴丸覆蓋率高、噴丸強度可控、不用添加磨料顆粒物等特點，適用于大尺寸板件的表面噴丸強化處理。

技術領域

本發明涉及水射流技術領域，具體涉及一種用于大尺寸板件表面強化的多集束脈沖水射流噴丸裝置。

背景技術

水射流技術作為一種新型材料加工技術，因其加工過程中機械振動小、無塵、切削熱低等特點而廣泛應用于礦脈開采、軍事活動、機械制造等各個領域。在表面噴丸強化方面，水射流技術具備得天獨厚的優勢。傳統噴丸技術所采用的固體彈丸在零件表面易形成較大的表面粗糙度，彈丸一旦破碎并嵌入零件表面，會造成表面性能進一步劣化。而水射流作為一種柔性加工手段，在沖擊過程中造成的表面粗糙度較低，不僅能起到細晶強化與組織強化的作用，還可依靠沖擊后產生的徑向射流對表面進行微細拋光，全面提高零件表面綜合性能。

應用于表面強化處理的水射流主要可分為空化射流、磨料射流及脈沖射流三類。現有的水射流噴丸裝置以空化射流與磨料射流為主，且結構單一，多采用單一噴嘴，僅適用于小型零件的表面單點強化，且各有缺點。如申請號為201910316307.5所公開的空化射流噴丸裝置，由于空化強度不易控制，因此難以控制噴丸質量；申請號201811097395.6所公開的磨料射流噴丸裝置，噴丸過程中磨粒易嵌入材料表面，對零件表面產生不利影響。近年來，隨著脈沖射流研究的興起，脈沖射流噴丸也逐漸成為水射流領域的熱點。然而，國內現階段對于脈沖射流的研究仍局限在傳統采礦行業，將脈沖射流應用于零件表面強化還處于起步階段。脈沖射流造成的周期離散性沖擊被認為是最接近噴丸工藝的一種特種噴丸方式。由于水錘效應的存在，脈沖射流能在較低沖擊速度下產生較大的周期性瞬時沖擊力，對高壓泵額定壓力要求低，依靠機械調制方式產生時，有利于控制噴丸參數，且不用添加任何固體顆粒介質，是目前最為理想的水射流噴丸方式。

本發明公開了一種高效多集束脈沖水射流噴丸裝置，該裝置采用一體化多孔噴嘴產生分布式多束射流，依靠內部伺服調控機構對水射流進行周期性調制，采取三軸龍門式結構進行噴丸區域控制。與現有水射流噴丸裝置相比，具備噴丸覆蓋率高、噴丸強度可控、壓力泵額定壓力要求低等優點，可對大尺寸板件進行高效表面強化處理。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，針對現有技術存在的上述缺陷，提供了一種用于大尺寸板件表面強化的多集束脈沖水射流噴丸裝置，具備單點噴丸覆蓋率高、噴丸強度可控、不用添加磨料顆粒物等特點，適用于大尺寸板件的表面噴丸強化處理。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種用于大尺寸板件表面強化的多集束脈沖水射流噴丸裝置，包括進給機構、高壓供水系統、多集束脈沖射流發生裝置、固定平臺和底座，固定平臺和進給機構設置于底座上，多集束脈沖射流發生裝置包括高壓射流箱和多集束噴嘴，高壓射流箱設置于進給機構上，高壓射流箱懸置于固定平臺上方，高壓射流箱的底部設有多集束噴嘴，高壓射流箱通過管道與高壓供水系統連接。

按照上述技術方案，進給機構包括縱向移動機構、橫向移動機構、豎直移動機構和支撐架，縱向移動機構設置于支撐梁上，橫向移動機構設置于縱向移動機構上，豎直移動機構設置于橫向移動機構上，高壓射流箱設置于豎直移動機構上。

按照上述技術方案，縱向移動機構包括側梁伺服電機、傳動側梁、支撐側梁、側梁傳動滑塊和側梁支撐滑塊，傳動側梁和支撐側梁并排平行布置于固定平臺的兩側，沿水平縱向設置于支撐架上，側梁傳動滑塊和側梁支撐滑塊分別設置于傳動側梁和支撐側梁上，縱向移動機構分別與側梁傳動滑塊和側梁支撐滑塊連接，側梁伺服電機固設于傳動側梁上，側梁伺服電機通過螺桿與側梁傳動滑塊移動，側梁伺服電機通過螺桿驅動側梁傳動滑塊，帶動橫向移動機構縱向來回移動；