[實用新型]一種圓棒與平板狀試驗件兩用超聲噴丸強化裝置

有效

• 申請號: 202122363837.0
• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN216039704U
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 黃海泉;王成;周彬;陶欣榮;鐘瑤
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: C21D7/06
• 分類號: C21D7/06;C22F1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型涉及一種圓棒與平板狀試驗件兩用超聲噴丸強化裝置，其由平臺、滑動機構、夾持機構、噴丸腔、螺紋夾緊機構和超聲強化裝置組成。上、下平臺通過單頭螺栓平行連接；噴丸腔安裝在上平臺中心部位，第一、第二滑動機構分別位于噴丸腔壁兩側且固定在上平臺上。第一、第二夾持機構分別裝在兩個滑動機構上，沿光桿軸向運動。第一夾持機構安裝有伺服電機，加工圓棒狀試驗件時，電機帶動夾頭轉動，噴丸腔內的試驗件通過透明塑料罩上圓形接口和密封件與夾頭連接，噴丸腔內裝有彈丸，可通過控制器調整電機轉速，使圓棒狀試驗件表面噴丸強化效果更均勻。加工平板狀試驗件時，可先用螺紋夾緊機構對試件夾緊固定，然后對其表面進行噴丸強化處理。

技術領域

本實用新型涉及金屬表面超聲處理技術領域，具體涉及一種圓棒與平板狀試驗件兩用超聲噴丸強化裝置。

背景技術

表面噴丸強化是使零件表面通過噴丸強化，表層產生塑性變形并生成殘余壓應力層，零件的抗疲勞性能大大提高的一種技術，并且其可有效提升零件的磨損與表層腐蝕開裂抗力。噴丸強化技術廣泛應用于航空、車輛、壓力容器、汽輪機等行業。目前，國內已有十多個工業部門應用噴丸強化技術來改善零部件的高周疲勞、接觸疲勞、振動疲勞、腐蝕疲勞、熱疲勞和應力腐蝕開裂。并通過實踐試驗，噴丸后構件的可靠性和耐久性得到了顯著提高，從而提高了產品在國內外的市場競爭力，為企業和社會帶來了巨大的經濟效益。

在實際的表面噴丸處理過程中發現，對于一些關鍵零件，特別是形狀復雜的薄壁零件，采用傳統的噴丸技術處理后，零件往往存在嚴重的變形、邊緣卷曲、表面粗糙、成品率低等問題，嚴重制約了噴丸強化技術在航空飛機、壓力容器和汽輪機等關鍵結構件表面強化抗疲勞制造中的應用。

超聲波噴丸強化技術是一種新型的綠色高效噴丸新技術，與傳統表面強化技術相比，其執行機構輕巧、容易實現自動化控制、金屬表面強化質量好。與傳統噴丸強化工藝相比，超聲噴丸處理使用的彈丸尺寸較大，一般為1～10mm、頻率更高一般為10～100kHz、撞擊速度一般為10～20m/s；超聲噴丸強化技術利用高能量密度的超聲波經彈丸沖擊金屬材料表面，在金屬材料表面產生遠大于材料動態屈服強度的巨大沖擊力，從而引發材料表面劇烈的塑性變形。材料表面層的微觀組織由于這種劇烈的塑性變形而得到極大的碎化(可達納米級別)，產生密集、均勻且穩定的位錯增殖。與此同時，材料內部誘導產生了高幅的殘余壓應力分布，當殘余壓應力積累到一定程度時，材料會發生宏觀的彎曲變形使其內部力系重新達到平衡，并形成新的內部應力分布。通過調整超聲波噴丸的不同參數，便可以產生相應的殘余應力場分布，實現材料光滑曲率的精密成形與校形。同時超聲噴丸處理可以使材料表面形成較深的殘余壓應力層、加工硬化層和更低的表面粗糙度，還可以形成厚度為幾十到幾百微米的梯度納米晶粒層。經過超聲噴丸處理的材料，表面粗糙度低、整體變形小，可顯著提高材料的疲勞、磨損和腐蝕性能。

在發明專利CN107630128A中提出了一種風扇葉片的階梯陣列式超聲噴丸強化裝置及方法，其采用多個超聲振動設備的振動頭組成陣列的方式實現了對較大表面的一次性超聲噴丸強化，但是該噴丸對象為其它形狀時，并不能有效對其進行噴丸強化。

在專利CN112680579A中公開了一種圓棒狀試驗件超聲噴丸強化裝置，該裝置由平臺、底座、滑臺、噴丸腔、超聲發生裝置和升降裝置組成。噴丸腔安裝在平臺中心部位，第一、第二滑臺分別位于噴丸腔壁兩側且固定在平臺上。第一夾持機構、第二夾持機構分別安裝在兩個滑臺上，靠手輪搖動沿滑臺底座上絲桿導軌軸向運動。升降裝置安裝有超聲發生裝置，升降裝置帶動振動頭在噴丸腔內上下運動。該噴丸強化裝置自動化程度高，通過調整升降裝置的高度來控制振動頭與試驗件的距離，通過控制器調整電機轉速，使試驗件表面噴丸強化效果更加均勻。但是該超聲噴丸強化裝置只能加工直徑固定的圓棒狀試驗件，不能有效加工不同尺寸和不同形狀的試驗件，且該裝置靠絲桿傳動帶動試件，滑臺移動有點緩慢。

現有超聲噴丸裝置大都只能對平板件進行超聲噴丸加工，本實用新型在板件加工平臺基礎上進行改進，使其不僅能加工平板狀試驗件，還能對直徑在一定范圍內的圓棒狀試驗件進行表面超聲噴丸處理。

發明內容