孔角强化处理方法技术

本发明专利技术涉及孔角处理领域，具体而言，涉及一种孔角强化处理方法。该方法为采用孔角超声冲挤强化装置对被处理孔的孔角边缘进行超声频冲挤处理，使孔角附近材料产生塑性变形。本发明专利技术提供的孔角强化处理方法，利用孔角超声冲挤强化装置对被处理孔的孔角边缘进行超声频冲挤处理，使孔角附近材料产生塑性变形，使孔角附近材料产生晶粒细化的效果，卸载后形成残余压应力，从而大幅提高孔的抗疲劳性能、抗应力腐蚀性能和耐磨性。

【技术实现步骤摘要】
孔角强化处理方法
本专利技术涉及孔角处理领域，具体而言，涉及一种孔角强化处理方法。
技术介绍
机械结构与零件中常常加工有各种连接孔或工艺孔(以下称为孔结构)，主要分为连接孔结构、结构止裂孔和结构开孔等3类，孔结构构件常因孔的应力集中而导致疲劳破坏，有关调研表明，在飞机结构件的疲劳失效中，约有70％的疲劳裂纹源于孔结构。因此，孔成为孔结构构件的疲劳薄弱环节。而且孔结构构件的疲劳破坏常源于孔角或孔边处。为解决孔结构的疲劳断裂问题，目前采用的主要技术措施有：球压处理、孔口端面压印、冷挤压扩孔等强化工艺。以上几种工艺的一个共同特点是孔角材料的塑性变形是通过准静态压力载荷来实现的。其中，球压处理和孔口端面压印所产生的塑性变形量较低，因此对孔的抗疲劳性能改善作用有限。在冷挤压扩孔工艺中，挤压芯棒以过盈形式沿着初始孔的轴线方向强制穿过，使孔壁产生弹塑性变形和残余压应力。该工艺要求初始孔的表面光洁度高，挤压过程要有充分的润滑，否则极易造成孔壁表面损伤，适合于低过盈量的孔挤压强化。但大量的研究与应用表明，经冷挤压扩孔处理后，疲劳裂纹源集中萌生在挤压孔的入口孔角位置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供孔角强化处理方法，以解决现有技术中存在的技术问题。本专利技术提供的孔角强化处理方法，采用孔角超声冲挤强化装置对被处理孔的孔角边缘进行超声频冲挤处理，使孔角附近材料产生塑性变形。进一步的，所述孔角超声冲挤强化装置包括超声波发生器、换能器、变幅杆、工具头和壳体；所述超声波发生器设置在壳体的一端；所述换能器设置在所述壳体的内部；所述变幅杆的一端连接所述壳体；所述变幅杆的另一端设置有所述工具头；所述工具头包括导向柱、冲挤部和连接部；所述连接部的一端与所述冲挤部的一端固定连接；所述连接部的另一端与所述变幅杆可拆卸连接；所述冲挤部具有冲挤斜面，能够对孔角进行冲挤；所述连接部、所述冲挤部和所述导向柱同轴设置。进一步的，所述冲挤部的表面上设置有润滑剂。进一步的，所述换能器远离所述变幅杆的一端设置有冷却扇。进一步的，所述变幅杆通过固定环设置在所述壳体内；所述固定环设置在所述变幅杆远离换能器的一端。进一步的，所述换能器为磁致伸缩换能器或压电陶瓷换能器。进一步的，所述变幅杆的振动方向为轴向振动。进一步的，所述换能器和所述变幅杆同轴设置。进一步的，所述壳体上还设置有手柄。进一步的，对孔角进行振动冲挤后，采用机械或手工打磨工艺将孔角处产生的凸缘进行处理。本专利技术提供的孔角强化处理方法，利用孔角超声冲挤强化装置对被处理孔的孔角边缘进行超声频冲挤处理，使孔角附近材料产生塑性变形，使孔角附近材料产生晶粒细化的效果，卸载后形成残余压应力，从而大幅提高孔的抗疲劳性能、抗应力腐蚀性能和耐磨性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术孔角强化处理装置的结构示意图；图2为本专利技术孔角强化处理装置的工具头的结构示意图；图3为本专利技术孔角强化处理装置的处理原理示意图。附图标记：1：壳体2：换能器3：变幅杆4：止挡部5：固定环6：工具头7：被处理件8：冷却扇9：手柄10：超声波发生器11：连接部12：过渡部13：冲挤部14：导向柱15：塑形变形区16：被处理孔17：孔角具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如附图所示，本专利技术提供了一种孔角强化处理方法，采用孔角超声冲挤强化装置对被处理孔的孔角边缘进行超声频冲挤处理，使孔角附近材料产生塑性变形。优选的实施方式为，孔角超声冲挤强化装置，包括超声波发生器10、换能器2、变幅杆3、工具头6和壳体1；所述超声波发生器10设置在壳体1的一端；所述换能器2设置在所述壳体1的内部；所述变幅杆3的一端连接所述壳体1；所述变幅杆3的另一端设置有所述工具头6；所述工具头6包括导向柱14、冲挤部13和连接部11；所述连接部11的一端与所述冲挤部13的一端固定连接；所述连接部11的另一端与所述变幅杆3可拆卸连接；所述冲挤部13的为圆台；所述圆台的底面较大的一端与所述连接部11固定连接；所述圆台的底面较小的一端与所述导向柱14的一端固定连接；所述连接部11、所述冲挤部13和所述导向柱14同轴设置。本专利技术提供一种用于零件或结构上孔的孔角17强化处理装置。由超声冷冲挤枪、工具头6和超声波发生器10组成。组件的构成与作用如下：超声冷冲挤枪的作用是为工具头6提供超声频冲挤力。超声冷冲挤枪由换能器2、壳体1和变幅杆3组成。其中，换能器2和变幅杆3机械连接在一起，并与外壳连接在一起。换能器2将来自超声波发生器10的电振荡信号转换成同频率的机械振动，并经变幅杆3进行聚能和振幅放大后驱动工具头6。通过操作柄可以对超声冷冲挤枪进行手持操作，也可以与机床连接，实现在机床上进行孔的超声冷冲挤强化。超声冷冲挤枪的主要技术参数为：振动频率在15kHz～30kHz之间，变幅杆3端部的输出振幅在10μm～50μm之间。工具头6具有导向柱14、冲挤部13和连接部11，其作用是接受来自变幅杆3的超声频振动，并通过冲挤部13对被处理孔的孔角17的边缘进行冲击冲挤作用，使孔角17边缘材料产生塑性变形区，从而实现孔角17强化的目的。超声振动方向与超声冲挤工具头6的轴线同轴，连接部11以机械连接方式与变幅杆3的输出端紧固相连。冲挤部13的侧面可以是锥面，圆弧面、悬链线曲面或指数曲面，但不限于上述几种曲面，导向柱14用于定位和导向。冲挤部13的表面粗糙度Ra小于0.5微米，硬度根据被处理材料确定，一般HRC在45～65之间。在连接部11和冲挤部13之间设置有过渡部12；过渡部12的一端与连接部11过渡连接；过渡部12的另一端与冲挤部13固定连接。通过过渡部12的设置，能够将连接部11和冲挤部13的结构进行灵活变化，且连接部11和冲挤部13的距离也变为可调，进而可以根据实际的被处理孔16的具体情况对过渡部12进行调整，以达到最佳的处理效果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种孔角强化处理方法，其特征在于，采用孔角超声冲挤强化装置对被处理孔的孔角边缘进行超声频冲挤处理，使孔角附近材料产生塑性变形。

【技术特征摘要】
1.一种孔角强化处理方法，其特征在于，采用孔角超声冲挤强化装置对被处理孔的孔角边缘进行超声频冲挤处理，使孔角附近材料产生塑性变形；所述孔角超声冲挤强化装置包括超声波发生器、换能器、变幅杆、工具头和壳体；所述超声波发生器设置在壳体的一端；所述换能器设置在所述壳体的内部；所述变幅杆的一端连接所述壳体；所述变幅杆的另一端设置有所述工具头；所述工具头包括导向柱、冲挤部和连接部；所述连接部的一端与所述冲挤部的一端固定连接；所述连接部的另一端与所述变幅杆可拆卸连接；所述冲挤部具有冲挤斜面，能够对孔角进行冲挤；所述连接部、所述冲挤部和所述导向柱同轴设置；所述变幅杆通过固定环固定设置在所述壳体内；所述固定环的内侧与所述变幅杆的外侧相抵，所述固定环的外侧与所述壳体的内侧相抵，在所述变幅杆上设置一个与所述壳体相配合的止挡部，所述固定环和所述壳体将所述止挡部夹在中间；使用所述孔角超声冲挤强化装置对孔角进行处理的具体步骤为：1）打磨去除被处理孔上的加工毛刺，用酒精去除孔壁污染物；2）检查超声冲挤工具头表面质量，并用酒精去除表面污染物；3）在超声冲挤工具头的冲挤工作面上涂抹少量的润滑剂；4）通过所述孔角超声冲挤强化装置上的操作柄和超声冲挤工具头上...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱有利，王燕礼，侯帅，许永晗，许艺，杜晓坤，孙寒骁，
申请(专利权)人：中国人民解放军装甲兵工程学院，
类型：发明
国别省市：北京;11