利用丸粒动能与超声振动的复合喷丸装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用丸粒动能与超声振动的复合喷丸装置及方法，所述装置包括超声波驱动组件、变幅杆和夹紧机构，所述夹紧机构用于将工件的一部分夹紧，所述超声波驱动组件与变幅杆连接，所述变幅杆与夹紧机构固定连接，超声波驱动组件用于驱动变幅杆，以带动工件进行超声振动；所述工件在进行超声振动时，外力驱动丸粒撞击工件除夹紧机构夹紧外的其余部分。本发明专利技术可以使具有一定动能的丸粒撞击正在进行超声振动的工件，将丸粒的动能和超声振动能量复合起来，实现对材料表面的强化，提高喷丸强化效果，不需要一般超声喷丸的放置工件和丸粒的专用密封仓，能够及时对破碎丸粒进行清理和分离，降低了成本，提高了工作效率，增强了强化效果。

【技术实现步骤摘要】
利用丸粒动能与超声振动的复合喷丸装置及方法
本专利技术涉及一种利用丸粒动能与超声振动的复合喷丸装置及方法，属于材料加工

技术介绍
随着航空航天、海洋工程、汽车工业、化学工业，工程机械和交通运输等行业的发展，设备和零部件在更严苛的工况下工作，对设备和零部件的表面形貌、耐磨性能、耐腐蚀性能和抗疲劳性能提出了更高要求。材料表面性能和状态对零件的磨损、腐蚀和疲劳性能影响很大，因为磨损、腐蚀和疲劳裂纹一般首先萌生在零件表面，并从表面开始扩大，从而导致零件失效。因此，对材料表面进行强化处理，可以阻止、延迟甚至消除磨损、腐蚀和疲劳裂纹的产生，从而提高零件和设备性能。超声喷丸是一种对表面进行强化的处理方法。该方法将待处理工件和丸粒置于密封的仓室内，利用超声波驱动仓室产生超声波振动，进而驱动丸粒高速粒撞击工件表面，使材料表面层受到冲击而产生剧烈塑性变形，改善了材料表面形貌和其它理化性能，使材料表面更加耐磨、耐腐蚀和抗疲劳，改善了材料表面的能量状态等，提高零件的使用性能和寿命。超声喷丸对工件进行处理时，需要采用与工件形状相吻合的专用仓室固定工件，仓室需要进行密封甚至抽真空。工作过程中存在几乎是所有丸粒之间的相互碰撞和磨擦，使丸粒碰撞工件的速度降低，影响强化效果；也会使许多丸粒破碎，工作过程中不能对破碎的丸粒及时进行分离，会影响超声喷丸效果，降低工作效率。而且，依靠单纯的超声波驱动丸粒撞击工件，对表层材料的强化效果有限。因此，需要进一步增强超声喷丸的强化效果，及时分离破损的丸粒，免除专用仓室，提高超声喷丸工作效率，扩大超声喷丸使用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种利用丸粒动能与超声振动的复合喷丸装置，该装置可以使运动的具有一定动能的丸粒撞击正在进行超声振动的工件，将丸粒的动能和超声振动能量复合起来，实现对材料表面的强化，提高喷丸强化效果，不需要一般超声喷丸的放置工件和丸粒的专用密封仓，能够及时对破碎丸粒进行清理和分离，降低了成本，提高了工作效率，增强了强化效果。本专利技术的另一目的在于提供一种利用丸粒动能与超声振动的复合喷丸方法。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种利用丸粒动能与超声振动的复合喷丸装置，所述装置包括超声波驱动组件、变幅杆和夹紧机构，所述夹紧机构用于将工件的一部分夹紧，所述超声波驱动组件与变幅杆连接，所述变幅杆与夹紧机构固定连接，超声波驱动组件用于驱动变幅杆，以带动工件进行超声振动；所述工件在进行超声振动时，外力驱动丸粒撞击工件除夹紧机构夹紧外的其余部分。进一步的，所述夹紧机构包括第一夹紧板和第二夹紧板，所述第一夹紧板和第二夹紧板上下设置，用于将工件的一部分夹紧在第一夹紧板与第二夹紧板之间，所述变幅杆与第一夹紧板固定连接；所述第一夹紧板和第二夹紧板夹紧工件的一部分后，第一夹紧板与第二夹紧板之间固定连接。进一步的，所述变幅杆通过螺钉与第一夹紧板固定连接。进一步的，所述第一夹紧板和第二夹紧板夹紧工件的一部分后，第一夹紧板与第二夹紧板之间通过螺杆固定连接。进一步的，所述第一夹紧板与第二夹紧板之间固定连接之前，第一夹紧板与第二夹紧板之间设置与工件厚度一致的垫块。进一步的，所述超声波驱动组件包括超声波发生器和超声波换能器，所述超声波发生器、超声波换能器和变幅杆依次连接。本专利技术的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：一种利用丸粒动能与超声振动的复合喷丸方法，基于上述装置实现，所述方法包括：通过夹紧机构的第一夹紧板和第二夹紧板将工件的一部分夹紧；启动超声波驱动组件的超声波发生器，使超声波驱动组件的超声波换能器驱动变幅杆，从而带动工件以一定频率和振幅进行超声振动；以外力驱动丸粒，使丸粒以一定速度撞击正在进行超声波振动的工件除夹紧机构夹紧外的其余部分，将丸粒的动能和超声振动能量耦合，完成对工件的复合喷丸。进一步的，所述超声波换能器发出的超声频率在15kHz～40kHz范围内，所述变幅杆的振幅在5μm～25μm范围内。进一步的，所述外力驱动丸粒为压缩空气驱动丸粒、压缩空气与水的混合物驱动丸粒以及机械零件抛出丸粒中的一种。进一步的，所述丸粒的材料为金属、陶瓷和木质中的一种，丸粒的直径范围为0.2mm～3mm，丸粒的速度范围为20m/s-80m/s。本专利技术相对于现有技术具有如下的有益效果：1、本专利技术通过夹紧机构将工件的一部分夹紧，通过超声波驱动组件驱动变幅杆，从而带动工件进行超声振动，工件在进行超声振动时，外力驱动丸粒撞击工件除夹紧机构夹紧外的其余部分，使具有一定动能的丸粒去撞击正在做超声振动的工件，获得比单纯喷丸或超声喷丸更好的强化效果，使表层塑性变形更加剧烈，处理后表面物理、机械和化学性能更好，避免了超声喷丸时丸粒之间的摩擦和碰撞，能够及时对破损丸粒进行清理和分离，比单纯喷丸或超声喷丸的强化效果更好，效率更高。2、本专利技术可以将丸粒的高速动能和工件超声振动的能量耦合起来进行复合强化，强化效果优于一般的超声喷丸，并且不需要专用的真空仓室放置工件和丸粒，降低了成本，工作过程中也不存在丸粒之间的磨擦和大量的相互碰撞导致的速度减小，减少的丸粒破损，降低了成本，提高了强化效率和强化效果，还能够方便、及时地对丸粒进行分离。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一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1的利用丸粒动能与超声振动的复合喷丸装置的结构图。图2为本专利技术实施例1的利用丸粒动能与超声振动的复合喷丸方法的流程图。其中，1-变幅杆，2-工件，3-丸粒，4-第一夹紧板，5-第二夹紧板，6-螺杆，7-垫块，8-超声波发生器，9-超声波换能器，10-螺钉。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中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的一部分实施例，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作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。实施例1：如图1所示，本实施例提供了一种利用丸粒动能与超声振动的复合喷丸装置，该装置包括超声波驱动组件、变幅杆1和夹紧机构，夹紧机构用于将工件2的一部分夹紧，被夹紧的这部分作为工件2的第一部分，超声波驱动组件与变幅杆1连接，变幅杆1与夹紧机构固定连接，超声波驱动组件用于驱动变幅杆1，以带动工件2进行超声振动；工件2在进行超声振动时，外力驱动丸粒3撞击工件2除夹紧机构夹紧外的其余部分，除夹紧机构夹紧外的其余部分作为工件2的第二部分。进一步地，夹紧机构包括第一夹紧板4和第二夹紧板5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用丸粒动能与超声振动的复合喷丸装置，其特征在于，所述装置包括超声波驱动组件、变幅杆和夹紧机构，所述夹紧机构用于将工件的一部分夹紧，所述超声波驱动组件与变幅杆连接，所述变幅杆与夹紧机构固定连接，超声波驱动组件用于驱动变幅杆，以带动工件进行超声振动；所述工件在进行超声振动时，外力驱动丸粒撞击工件除夹紧机构夹紧外的其余部分。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用丸粒动能与超声振动的复合喷丸装置，其特征在于，所述装置包括超声波驱动组件、变幅杆和夹紧机构，所述夹紧机构用于将工件的一部分夹紧，所述超声波驱动组件与变幅杆连接，所述变幅杆与夹紧机构固定连接，超声波驱动组件用于驱动变幅杆，以带动工件进行超声振动；所述工件在进行超声振动时，外力驱动丸粒撞击工件除夹紧机构夹紧外的其余部分。


2.根据权利要求1所述的复合喷丸装置，其特征在于，所述夹紧机构包括第一夹紧板和第二夹紧板，所述第一夹紧板和第二夹紧板上下设置，用于将工件的一部分夹紧在第一夹紧板与第二夹紧板之间，所述变幅杆与第一夹紧板固定连接；
所述第一夹紧板和第二夹紧板夹紧工件的一部分后，第一夹紧板与第二夹紧板之间固定连接。


3.根据权利要求2所述的复合喷丸装置，其特征在于，所述变幅杆通过螺钉与第一夹紧板固定连接。


4.根据权利要求2所述的复合喷丸装置，其特征在于，所述第一夹紧板和第二夹紧板夹紧工件的一部分后，第一夹紧板与第二夹紧板之间通过螺杆固定连接。


5.根据权利要求2-4任一项所述的复合喷丸装置，其特征在于，所述第一夹紧板与第二夹紧板之间固定连接之前，第一夹紧板与第二夹紧板之间设置与工件厚度一致的垫块。


6.根据权利要求1-4...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈盛官，任朝军，贾思钰，胡雄风，李小强，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44