[發明專利]一種液氮冷卻的超聲噴丸加工裝置及方法

有效

• 申請號: 202210594494.5
• 申請日: 2022-05-27
• 公開（公告）號: CN114941066B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 李武琴;蘆小龍;韋雨辰;曹達;袁馳;鄭奕
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: C21D7/06
• 分類號: C21D7/06;C22F1/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 張菊萍

1.一種液氮冷卻的超聲噴丸加工裝置，其特征在于，包括：超聲波發生器(1)、超聲噴丸槍(2)、液氮罐(3)、超聲噴丸槍固定裝置(4)、冷卻室(5)、導管(6)以及氣閥(7)；

所述超聲波發生器(1)與所述超聲噴丸槍(2)相連，為所述超聲噴丸槍(2)提供高頻超聲信號，驅動所述超聲噴丸槍(2)內部的撞針(16)，對工件進行高頻沖擊，使工件表面產生一定變形；

所述超聲噴丸槍(2)，由換能器(14)、變幅桿(15)、撞針(16)、尾部端蓋(17)組成，所述超聲噴丸槍(2)尾部安裝端蓋，前端安裝撞針(16)，對工件進行高頻沖擊，實現工件成形；

所述液氮罐(3)位于所述冷卻室(5)外，通過氣閥(7)的導管(6)與冷卻室(5)相連；

所述超聲噴丸槍固定裝置(4)，由裝夾套(18)、螺柱(19)和螺母(20)組成，固定所述冷卻室(5)內所述超聲噴丸槍(2)的位置，螺母(20)將裝夾套(18)固定在螺柱(19)上，通過調節螺母(20)調整所述超聲噴丸槍(2)垂直高度；

所述冷卻室(5)，由操作臺(8)、定位螺紋孔(9)、滑槽(10)、加工臺(11)、旋轉手輪(12)、測溫儀(13)組成；其中，操作臺(8)位于冷卻室(5)上端，包括：電熱絲開關、氣閥開關、溫度顯示屏；定位螺紋孔(9)用于鎖定超聲噴丸槍固定裝置(4)的位置；加工臺(11)位于滑槽(10)上，作為工件放置平臺，加工臺(11)上固定齒條與齒輪嚙合，旋轉手輪(12)連接在齒輪上操作旋轉手輪(12)，驅動加工臺(11)的移動，以實現工件表面的全范圍加工。

2.根據權利要求1所述的液氮冷卻的超聲噴丸加工裝置，其特征在于，所述液氮罐(3)內低溫氣體通過導管(6)進入所述冷卻室(5)，形成低溫加工環境。

3.根據權利要求1所述的液氮冷卻的超聲噴丸加工裝置，其特征在于，所述測溫儀(13)內含熱敏電阻，與所述操作臺(8)的溫度顯示屏連接，顯示所述冷卻室(5)的溫度。

4.根據權利要求1所述的液氮冷卻的超聲噴丸加工裝置，其特征在于，所述裝夾套(18)內裝有電熱絲與熱敏開關，與所述操作臺上的所述電熱絲開關相連，為所述換能器(14)提供保溫保護；熱敏開關防止所述裝夾套(18)過熱造成所述換能器(14)性能削弱。

5.一種液氮冷卻的超聲噴丸加工方法，其特征在于，包括：

步驟一:將工件固定在加工臺上，裝夾超聲噴丸槍(2)至超聲噴丸固定裝置(4)，調節至適當加工高度；

步驟二:連接超聲噴丸槍(2)與超聲發生器(1)，在超聲發生器(1)上設置需要的功率和頻率；

步驟三:開啟氣閥(7)，使液氮罐(3)中冷卻氣體經導管(6)進入冷卻室(5)，打開電熱絲開關，維持換能器溫度；

步驟四:觀察溫度顯示屏，當示數處于加工范圍時，關閉氣閥(7)；

步驟五:打開超聲發生器(1)上啟動開關，開始噴丸加工；

步驟六:轉動旋轉手輪(12)，控制工件相對運動，實現工件整個表面全加工。

6.根據權利要求5所述的液氮冷卻的超聲噴丸加工方法，其特征在于，對工件進行超聲噴丸處理時，超聲噴丸槍(2)工作頻率設置為20kHz，功率設置為90W，此時振幅在4.9μm～5.1μm，對工件的成形效果好。