[發(fā)明專利]一種熱振-噴丸一體化復(fù)合工藝應(yīng)力調(diào)控裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010955907.9
• 申請(qǐng)日: 2020-09-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111996346A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳瓊;薛念普;高子涵;張以都;高瀚君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): C21D7/06
• 分類號(hào): C21D7/06;C21D10/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及一種熱振?噴丸一體化復(fù)合工藝應(yīng)力調(diào)控裝置，通過(guò)將溫度部分、振動(dòng)部分、噴丸部分的一體化設(shè)計(jì)，進(jìn)行零件表層應(yīng)力強(qiáng)化內(nèi)部應(yīng)力均化的復(fù)合式殘余應(yīng)力調(diào)控。本裝置包括溫度部分、振動(dòng)部分、噴丸部分、控制部分和其他部分。溫度部分和振動(dòng)部分獨(dú)立或耦合作用實(shí)現(xiàn)零件殘余應(yīng)力的均化。噴丸部分實(shí)現(xiàn)零件表層應(yīng)力的強(qiáng)化。控制部分實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的集成控制。其他部分進(jìn)行裝置連接與工藝輔助。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明顯著優(yōu)點(diǎn)有：1)發(fā)明了一種熱振?噴丸一體化復(fù)合工藝應(yīng)力調(diào)控裝置，實(shí)現(xiàn)應(yīng)力調(diào)控裝置的集成；2)通過(guò)振動(dòng)部分的共同作用，最大動(dòng)應(yīng)力作用于零件上，提高殘余應(yīng)力均化效果；3)一體化集成裝置有效提高應(yīng)力調(diào)控效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種熱振-噴丸一體化復(fù)合工藝應(yīng)力調(diào)控裝置，屬于機(jī)械制造工藝領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著新一代航空航天產(chǎn)品的發(fā)展，對(duì)各種結(jié)構(gòu)件減重需求提高，對(duì)零件的性能要求越來(lái)越高。其部分關(guān)鍵件在高溫和振動(dòng)條件下服役，因此在零件制造過(guò)程中需要進(jìn)行必要的應(yīng)力調(diào)控。航空航天零件制造過(guò)程中需要進(jìn)行大量材料去除，受到零件內(nèi)部初始?xì)堄鄳?yīng)力和切削應(yīng)力的耦合，經(jīng)過(guò)機(jī)械加工后零件容易產(chǎn)生變形，材料內(nèi)大量殘余應(yīng)力的積累，將會(huì)導(dǎo)致零件表面裂紋的擴(kuò)展。熱時(shí)效方法通過(guò)對(duì)零件的加熱實(shí)現(xiàn)材料內(nèi)部的應(yīng)力松弛，振動(dòng)時(shí)效對(duì)零件加載動(dòng)應(yīng)力實(shí)現(xiàn)殘余應(yīng)力的降低與均化，熱振復(fù)合時(shí)效是受熱作用影響提高振動(dòng)載荷的作用效果，其殘余應(yīng)力均化效果具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。噴丸作用通過(guò)對(duì)零件噴射大量彈丸，通過(guò)引入表面壓殘余應(yīng)力大幅度提升零件的疲勞強(qiáng)度、耐磨性等使用性能。各工藝階段均需要分步進(jìn)行處理，但是面臨著工序復(fù)雜，成本高昂，所占面積大等一系列問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種熱振-噴丸一體化復(fù)合工藝應(yīng)力調(diào)控裝置，通過(guò)發(fā)明裝置實(shí)現(xiàn)熱作用、振動(dòng)作用與噴丸作用的獨(dú)立工藝與相互耦合的工藝過(guò)程，進(jìn)行零件殘余應(yīng)力的調(diào)控，解決分步應(yīng)力調(diào)控工藝過(guò)程復(fù)雜和應(yīng)力分布狀態(tài)差等難題。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述背景，本發(fā)明涉及一種熱振-噴丸一體化復(fù)合工藝應(yīng)力調(diào)控裝置，通過(guò)將溫度部分、振動(dòng)部分、噴丸部分的一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)熱振復(fù)合殘余應(yīng)力均化和噴丸殘余應(yīng)力強(qiáng)化的復(fù)合應(yīng)力調(diào)控，達(dá)到零件表層殘余應(yīng)力強(qiáng)化內(nèi)部殘余應(yīng)力均化的應(yīng)力分布效果。

本裝置具體包括五大部分，溫度部分、振動(dòng)部分、噴丸部分、控制部分和其他部分，如圖1所示。溫度部分主要由保溫夾層3，電熱絲11組成。振動(dòng)部分主要由電磁激振器13，激振器夾具14，裝夾平臺(tái)15，振動(dòng)配重20組成。溫度部分和振動(dòng)部分共同構(gòu)成熱振復(fù)合殘余應(yīng)力均化系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)熱載荷和振動(dòng)載荷的獨(dú)立或耦合作用可以實(shí)現(xiàn)零件殘余應(yīng)力的均化。噴丸部分主要由減速器4，彈丸儲(chǔ)箱支架5，彈丸儲(chǔ)箱6，電機(jī)7，噴丸管支架8，噴丸管9，噴丸管夾具10，高壓儲(chǔ)氣罐18，高壓氣管19，彈丸回收倉(cāng)21。噴丸部分構(gòu)成該裝置的噴丸殘余應(yīng)力強(qiáng)化系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)零件表層殘余應(yīng)力的強(qiáng)化。控制部分主要由集成數(shù)顯控制箱12組成，該部分可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)工藝參數(shù)的集成控制。其他部分主要由箱體1，箱門2，零件16，零件夾具17組成，該部分主要起到裝置連接與工藝輔助的作用。

如圖2所示，熱振-噴丸一體化復(fù)合工藝應(yīng)力調(diào)控裝置組成說(shuō)明圖，裝置由溫度部分、振動(dòng)部分、噴丸部分、控制部分和其他部分組成。溫度部分通過(guò)加熱絲實(shí)現(xiàn)箱體內(nèi)溫度的提升，涉及溫度值、升溫速度、保溫時(shí)間等相關(guān)工藝參數(shù)設(shè)定。振動(dòng)部分通過(guò)電磁式激振器將動(dòng)載荷作用于裝夾平臺(tái)上，通過(guò)動(dòng)應(yīng)力與內(nèi)部殘余應(yīng)力的耦合，實(shí)現(xiàn)殘余應(yīng)力的降低與均化，主要涉及振動(dòng)頻率、最大動(dòng)應(yīng)力、振動(dòng)時(shí)間等相關(guān)工藝參數(shù)。溫度部分和振動(dòng)部分可以相互獨(dú)立作用或耦合作用，實(shí)現(xiàn)零件整體殘余應(yīng)力的均化。噴丸部分對(duì)殘余應(yīng)力均化后的零件進(jìn)行噴丸應(yīng)力強(qiáng)化，高速?gòu)椡枳饔糜诹慵砻嬉雺嚎s殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)對(duì)零件表層疲勞裂紋的抑制，主要涉及噴丸距離、噴丸強(qiáng)度、噴丸時(shí)間、覆蓋率、彈丸等相關(guān)參數(shù)。控制部分實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程的參數(shù)化控制。其他部分對(duì)整個(gè)裝置主要起連接作用，其中零件的裝夾方式和裝夾力對(duì)零件應(yīng)力調(diào)控具有顯著影響，需要在工藝實(shí)施階段特別考慮。

本發(fā)明的有益效果是：

1、發(fā)明了一種熱振-噴丸一體化復(fù)合工藝應(yīng)力調(diào)控裝置，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)力調(diào)控工藝的裝置集成。