一种超声强化矫形装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超声强化矫形装置，包括：超声波电源和与超声波电源相连的超声换能器，超声换能器的输出端设有用于撞击喷射体以使喷射体喷射出去的振动体；用于冲击工件表面的喷射体，喷射体设有承压面；用于设置喷射体的端盖，端盖设有用于与喷射体可滑动配合的喷射孔和与喷射孔连通的气流通道，气流通道的入口与正压气源相连，以使气流通道内充满正压气体，气流通道对准承压面，以使正压气体推动喷射体撞向振动体。该超声强化矫形装置可实现工件任意方向的表面强化矫形工艺，避免金属屑等杂质进入装置内部，且可适用于较重且尺寸较大的喷射体，使喷射体具有较大的冲击强度。本发明专利技术还公开了一种应用于上述超声强化矫形装置的控制方法。

A kind of ultrasonic strengthening orthopedic device and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种超声强化矫形装置及其控制方法
本专利技术涉及表面强化及矫形
，更具体地说，涉及一种超声强化矫形装置。此外，本专利技术还涉及一种应用于上述超声强化矫形装置的控制方法。
技术介绍
作为目前最具前景的金属材料冷加工表面强化处理工艺，超声波强化在机械制造过程中具有广泛应用，例如，超声波强化可以用于飞机壁板零件、运载火箭储箱等零件的表面成形，还可以用于经铸造、焊接、冲压等机械加工所导致的变形构件的矫形等。超声波强化工艺主要利用丸粒或撞针等喷射件，在超声波作用下，高速冲击结构件表面，使结构件表面产生一层强化层，以提高结构件的疲劳寿命和抗应力腐蚀性能等。现有技术中的超声波强化设备，主要依靠喷射件自身的重力或者借助负压吸力来使喷射件撞击工件后再次启动，以使喷射件不断的与超声振动的变幅杆碰撞，从而使喷射件不断被激发喷射出去，实现工件表面的强化。然而，当利用喷射件自身重力使喷射件启动时，工件必须被悬置，并使超声波强化设备位于工件正下方，因此，工件的处理方向受到限制，需要不断的翻转工件，使工件的不同面朝向超声波强化设备。而借助负压吸力使喷射件启动时，一方面，由于负压吸力的作用，极容易导致金属碎屑或粉尘等杂质被吸入超声波强化设备内部，使电器设备发生断路风险，造成设备故障，或者影响喷射件运动的顺畅性，对工件表面处理的工艺性造成影响。另一方面，由于负压的最大压力是一个大气压，吸附压力存在上限，因此，这种方式仅适用于极少数量或重量较轻的喷射件，例如，采用单撞针或极少数量的撞针进行单点或线的强化处理，如对焊缝去应力等。对于较大尺寸且重力较重的喷射件，负压通常情况下无法将喷射件吸附到超声振动的变幅杆的表面而使喷射件被喷射出去，或者使喷射件的冲击力小，导致工件表面强化处理后的强度比较低。综上所述，如何提供一种可实现工件不同方位的表面强化矫形工艺，同时可避免金属屑等杂质进入设备内部，并可适用于较重且尺寸较大喷射件的超声强化矫形装置，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种超声强化矫形装置及其控制方法，可以实现工件任意方向的表面强化矫形工艺，避免金属屑等杂质进入该超声强化矫形装置内部，且可适用于较重且尺寸较大的喷射体，使喷射体具有较大的冲击强度。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种超声强化矫形装置，包括：超声波电源和与所述超声波电源相连的超声换能器，所述超声换能器的输出端设有用于撞击喷射体以使所述喷射体喷射出去的振动体；用于冲击工件表面的所述喷射体，所述喷射体设有承压面；用于设置所述喷射体的端盖，所述端盖设有用于与所述喷射体可滑动配合的喷射孔和与所述喷射孔连通的气流通道，所述气流通道的入口与正压气源相连，以使所述气流通道内充满正压气体，所述气流通道对准所述承压面，以使所述正压气体推动所述喷射体撞向所述振动体。优选地，所述气流通道与所述喷射孔的轴线垂直设置，所述承压面为相对所述喷射体的运动方向倾斜的倾斜面。优选地，所述端盖包括盖体和设于所述盖体一端的顶盖，所述盖体朝向所述顶盖的一端设有沉槽，所述沉槽与所述顶盖的内端面形成所述气流通道，所述盖体设有与所述沉槽连通的连接孔，用于与所述正压气源相连的气管与所述连接孔密封连接。优选地，所述顶盖设有贯穿其厚度的第一喷射孔，所述盖体设有贯穿其厚度的第二喷射孔，所述第一喷射孔与所述第二喷射孔一一对应设置；所述喷射体包括用于与所述第一喷射孔可滑动配合的第一柱状部和用于与所述第二喷射孔可滑动配合的第二柱状部；所述第一柱状部和所述第二柱状部通过所述承压面过渡连接，所述承压面的最小径向尺寸大于或等于所述第一喷射孔的孔径。优选地，所述端盖还包括设于所述盖体另一端的隔板，所述隔板设有第三喷射孔，所述第三喷射孔与所述第二喷射孔一一对应设置；所述喷射体还包括与所述第三喷射孔可滑动配合的第三柱状部，所述第二柱状部与所述第三柱状部之间设有限位部，所述限位部的最小径向尺寸大于或等于所述第三喷射孔的孔径。优选地，还包括分别与所述超声波电源和所述正压气源相连的控制器，用于控制所述超声波电源的输出功率和所述正压气源的气流量，以通过调整所述输出功率和所述气流量使所述喷射体具有预设冲击强度。优选地，还包括用于检测所述喷射体的冲击强度的传感器，所述传感器与所述控制器相连，以使所述控制器根据所述传感器的检测信号控制所述输出功率和所述气流量。优选地，所述喷射体用于与工件表面接触的冲击端的形状为平面、弧面、球面或尖角状。优选地，所述振动体与所述超声换能器通过螺柱连接。一种超声强化矫形装置的控制方法，应用于上述任意一种超声强化矫形装置，包括：获取所述超声强化矫形装置的喷射体的实时冲击强度；比较所述实时冲击强度与预设冲击强度的大小；当所述实时冲击强度小于所述预设冲击强度时，则判断所述超声强化矫形装置的超声波电源的输出功率是否达到其最大输出功率；若是，则逐渐增大所述超声强化矫形装置的正压气源的气流量，直至所述气流量达到所述正压气源的最大气流量为止；若否，则逐渐增大所述输出功率，直至所述输出功率达到所述最大输出功率为止；当所述实时冲击强度大于所述预设冲击强度时，则判断所述输出功率是否达到所述超声波电源的最小输出功率；若是，则逐渐减小所述气流量，直至所述气流量达到所述正压气源的最小气流量为止；若否，则逐渐减小所述输出功率，直至所述输出功率达到所述最小输出功率为止。本专利技术提供的超声强化矫形装置，通过正压气体的正压力来启动喷射体，使喷射体与振动体碰撞，并通过振动体将超声波能量转化为喷射体对工件表面的高速冲击，使工件表面产生塑性变形，以此实现工件表面的强化或矫形工艺。相比于现有技术依靠喷射件自身的重力或者借助负压吸力来使喷射件启动，本专利技术通过正压气体使喷射体启动，首先可实现工件不同方位的表面强化或矫形工艺；其次，可避免金属屑、粉尘等杂质进入超声强化矫形装置内部，避免外界杂质等影响超声强化矫形装置的运行性能，提高了超声强化矫形装置的防护等级，可以使其在恶劣环境中工作；另外，由于正压气体的压强不受大气压的限制，不会像采用负压时具有负压压力上限限制，因此，可以驱动重量或尺寸较大的喷射体，使喷射体具有更高的冲击强度和效率，尤其适用于大型结构件的强化矫形工艺。本专利技术提供的超声强化矫形装置的控制方法，应用于上述超声强化矫形装置，具有上述有益效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其它的附图。图1为本专利技术具体实施例所提供的超声强化矫形装置的结构示意图；图2为本专利技术一个具体实施例中喷射体的结构示意图；图3为本专利技术一个具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声强化矫形装置，其特征在于，包括：/n超声波电源(11)和与所述超声波电源(11)相连的超声换能器(12)，所述超声换能器(12)的输出端设有用于撞击喷射体(2)以使所述喷射体(2)喷射出去的振动体(13)；/n用于冲击工件表面的所述喷射体(2)，所述喷射体(2)设有承压面(21)；/n用于设置所述喷射体(2)的端盖(3)，所述端盖(3)设有用于与所述喷射体(2)可滑动配合的喷射孔和与所述喷射孔连通的气流通道(31)，所述气流通道(31)的入口与正压气源(4)相连，以使所述气流通道(31)内充满正压气体，所述气流通道(31)对准所述承压面(21)，以使所述正压气体推动所述喷射体(2)撞向所述振动体(13)。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声强化矫形装置，其特征在于，包括：
超声波电源(11)和与所述超声波电源(11)相连的超声换能器(12)，所述超声换能器(12)的输出端设有用于撞击喷射体(2)以使所述喷射体(2)喷射出去的振动体(13)；
用于冲击工件表面的所述喷射体(2)，所述喷射体(2)设有承压面(21)；
用于设置所述喷射体(2)的端盖(3)，所述端盖(3)设有用于与所述喷射体(2)可滑动配合的喷射孔和与所述喷射孔连通的气流通道(31)，所述气流通道(31)的入口与正压气源(4)相连，以使所述气流通道(31)内充满正压气体，所述气流通道(31)对准所述承压面(21)，以使所述正压气体推动所述喷射体(2)撞向所述振动体(13)。


2.根据权利要求1所述的超声强化矫形装置，其特征在于，所述气流通道(31)与所述喷射孔的轴线垂直设置，所述承压面(21)为相对所述喷射体(2)的运动方向倾斜的倾斜面。


3.根据权利要求2所述的超声强化矫形装置，其特征在于，所述端盖(3)包括盖体(32)和设于所述盖体(32)一端的顶盖(33)，所述盖体(32)朝向所述顶盖(33)的一端设有沉槽，所述沉槽与所述顶盖(33)的内端面形成所述气流通道(31)，所述盖体(32)设有与所述沉槽连通的连接孔，用于与所述正压气源(4)相连的气管(41)与所述连接孔密封连接。


4.根据权利要求3所述的超声强化矫形装置，其特征在于，所述顶盖(33)设有贯穿其厚度的第一喷射孔，所述盖体(32)设有贯穿其厚度的第二喷射孔，所述第一喷射孔与所述第二喷射孔一一对应设置；
所述喷射体(2)包括用于与所述第一喷射孔可滑动配合的第一柱状部(22)和用于与所述第二喷射孔可滑动配合的第二柱状部(23)；
所述第一柱状部(22)和所述第二柱状部(23)通过所述承压面(21)过渡连接，所述承压面(21)的最小径向尺寸大于或等于所述第一喷射孔的孔径。


5.根据权利要求4所述的超声强化矫形装置，其特征在于，所述端盖(3)还包括设于所述盖体(32)另一端的隔板(34)，所述隔板(34)设有第三喷射孔，所述第三喷射孔与所述第二喷射孔一一对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟锰钢，赵夙，于磊，张庆龙，尚晓峰，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33