[發明專利]一種用于葉片型面超聲強化的裝置

有效

• 申請號: 202110884580.5
• 申請日: 2021-08-02
• 公開（公告）號: CN113604651B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 張世忠;趙蒙莉;趙久成;王可心;朱志遠;李紀萱;方宇明
• 申請（專利權）人: 吉林大學重慶研究院
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00;G01L5/16
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

本發明涉及一種用于葉片型面超聲強化的裝置，屬于精加工領域。上六自由度平臺安裝固定在固定模塊上，下六自由度平臺安裝固定在固定模塊的下安裝平臺上，上超聲加載模塊上端通過螺栓固定連接在上六自由度平臺的中間連接板下方，下超聲加載模塊下端通過螺栓固定連接在下六自由度平臺的中間連接板上方，直線驅動模塊安裝在固定模塊的上安裝平臺上，旋轉驅動模塊固定連接在直線驅動模塊下方，葉盤裝夾模塊與旋轉驅動模塊的上端固定連接。優點是六自由度平臺能夠調整超聲加載模塊在六維自由度方向上的位姿，六維力傳感器能夠測量中性坐標系內的三個力和三個矩，可始終保持所述上、下超聲加載模塊的的軸線與葉片外法線重合。

技術領域

本發明涉及精加工領域，特別涉及一種用于葉片型面超聲強化的裝置。

背景技術

航空發動機依靠數量龐大的葉片完成對氣體的壓縮、膨脹以及以最高的效率產生強大的動力來推動飛機前進。作為航空發動機熱工轉換的關鍵部件，葉片長期處于高溫、高壓、高速氣流的包圍中，承受高頻甚至超高頻機械振動以及循環熱載荷。此外，受服役環境的影響，葉片還可能受到大氣腐蝕、異物撞擊以及離心力等一系列外來作用。由此造成的失效事故不容忽視，尤其是高速旋轉的轉子葉片，因其數量多、形體單薄、載荷狀況嚴酷、工作環境復雜而成為發動機使用和實驗中故障率最高的零部件之一。據統計，在航空發動機中，葉片故障可占到總故障的40％以上。可見，葉片的性能直接影響飛機的性能、可靠性及經濟性。

在引發上述結構失效的機制中以疲勞損傷、腐蝕和磨損較為常見，特別是疲勞破壞，已成為發動機葉片失效的主要形式，占所有斷裂事故的80％～90％。在大多數情況下，結構的失效是從表面開始的。表面是疲勞裂紋萌生的重要部位，腐蝕和磨損也多始于表面。顯然，葉片的表面質量是能否保證其長時間安全服役的關鍵指標之一。考慮到降低失效事故的發生概率，極大限度地延長服役壽命，節約維修成本，必須對葉片表面進行強化處理。

超聲表面表面光整強化技術對精細光整表面有極微細的光整能力，對抗疲勞表面有極高的強化能力，零件的表面質量顯著影響零件的耐磨性、耐腐蝕性、配合性和密封性等性能，對工件表面進行機械冷作硬化后，提高了加工表面的硬度和耐磨性，降低了表面粗糙度，且加工成本低，大大提高生產效益。

公開號為CN 108330264 A的發明專利公開了《一種軌跡可控的表面強化裝置》，該裝置包括機床底座、主軸進給模塊、葉片裝夾旋轉模塊、立柱進給模塊、加工頭進給模塊以及超聲滾壓加工模塊，主軸進給模塊為片葉長度方向進給控制軸，葉片裝夾旋轉模塊為葉片繞中心旋轉控制軸，立柱進給模塊為軌跡切割平面高度方向進給控制軸，加工頭進給模塊為軌跡切割平面水平方向進給控制軸。超聲滾壓加工模塊對稱布置在葉片裝夾旋轉模塊的兩側，兩個超聲滾壓加工模塊同時對一個葉片的正反兩個表面進行表面加強，該裝置使用時通過控制葉片裝夾旋轉模塊始終保持軌跡外法線水平，從而使得加工層軌跡的中面垂直于滾壓頭。

然而，實際上葉片加工時很難保證每個葉片的兩個正反表面完全與中面始終保持平行，因此，只通過使加工層軌跡的中面垂直于滾壓頭，并不能保證超聲滾壓加工模塊始終垂直于葉片表面，最終導致葉片表面強化效果不足。除此之外，由于葉片表面是不規則的形狀，所以對于一些扭曲角度稍大一些的葉片而言，只控制葉片裝夾旋轉模塊的旋轉，并不能完全使得加工層軌跡的中面垂直于滾壓頭。

發明內容

本發明提供一種用于葉片型面超聲強化的裝置，以解決現有強化裝置不能保證葉片表面外法線與超聲沖擊裝置軸線不能重合的問題。