本发明专利技术公开了一种圆棒状试验件超声喷丸强化装置，由平台、底座、滑台、喷丸腔、超声发生装置和升降装置组成。平台和底座通过支撑杆平行连接；喷丸腔安装在平台中心部位，第一、第二滑台分别位于喷丸腔壁两侧且固定在平台上。第一夹持机构、第二夹持机构分别安装在两个滑台上，沿滑台底座上导轨轴向运动。第一夹持机构安装有调速电机，电机带动夹头转动，喷丸腔内的试验件通过通孔与夹头连接，喷丸腔内装有弹丸，升降装置安装有超声发生装置，升降装置带动振动头在喷丸腔内上下运动。喷丸强化装置自动化程度高，通过调整升降装置的高度来控制振动头与试验件的距离，通过控制器调整电机转速，使试验件表面喷丸强化效果更加均匀。使试验件表面喷丸强化效果更加均匀。使试验件表面喷丸强化效果更加均匀。
【技术实现步骤摘要】
一种圆棒状试验件超声喷丸强化装置
[0001]本专利技术涉及金属表面喷丸强化技术，具体地说，涉及一种圆棒状试验件表面超声喷丸强化装置。
[0002]表面喷丸强化是结构零件抗疲劳制造的主要手段，通过喷丸强化使零件表层发生塑性变形，形成残余压应力层，从而改善零件的抗疲劳性能，并提高磨损和应力腐蚀开裂抗力，进而提高零件的可靠性和耐久性。喷丸强化具有操作简单、效果显著的特点，喷丸强化技术已经被广泛应用于航空发动机叶片、起落架和机翼壁板等重要零部件的表面强化处理，以达到提高疲劳强度、延长零件使用寿命的目的。
[0003]在实际表面喷丸强化过程中发现，对于某些关键零部件，特别是外形复杂的薄壁零件，使用传统喷丸工艺强化处理后，往往存在变形严重、表面粗糙度大、边缘卷曲、成品率低的问题，严重制约了喷丸技术在航空飞行器关键结构零部件表面强化抗疲劳制造中的应用。
[0004]超声喷丸技术是一种新型的金属材料表面处理技术，它是通过超声振动驱动金属或陶瓷弹丸以超高频率连续击打被处理材料表面，实现材料表面强化。与传统喷丸强化工艺相比，超声喷丸处理使用的弹丸尺寸较大，一般为1～10mm、频率更高一般为10～100kHz、撞击速度一般为10～20m/s；同时超声喷丸处理可以使材料表面形成较深的残余压应力层、加工硬化层和更低的表面粗糙度，还可以形成厚度为几十到几百微米的梯度纳米晶粒层。经过超声喷丸处理的材料，表面粗糙度低、整体变形小，可显著提高材料的疲劳、磨损和腐蚀性能。
[0005]专利技术专利CN107630128A公开了“一种超声喷丸强化设备”。该设备包括喷丸室、夹持装置以及至少一个超声振动装置。喷丸室内有多个喷丸腔室，所述喷丸腔室的底部开设有通孔，每个喷丸腔室可与一个超声振动装置连接；喷丸腔室内容纳有若干弹丸；所述夹持装置与超声振动装置相连接。该超声喷丸强化设备主要针对大型复杂曲面风扇叶片进行喷丸强化。但该超声喷丸强化设备服务对象单一，当喷丸对象为其它形状时，并不能有效对其进行喷丸强化，且喷丸参数调整范围小。
[0006]在专利CN207104671U提出了“一种内孔表面可调反射式超声喷丸强化装置”；该超声喷丸强化装置包括反射组件、工作台和超声振动台，工作台上设置有定位孔，待加工零件通过固定件固定在工作台上，贯穿孔与定位孔对应，以使超声振动头穿过定位孔后从贯穿孔的下端口进入贯穿孔并与贯穿孔间隙配合，反射组件包括凸件、支撑盖和调节螺杆，支撑盖固定在待加工零件的上方并将贯穿孔的上端口封堵，支撑盖、待加工零件以及超声振动头三者围成一个封闭的腔体，支撑盖上设置有调节孔，调节螺杆安装在调节孔中，凸件与调节螺杆的前端连接，凸件的下端向下凸出。该喷丸强化装置的超声振动头为固定式，只能在固定的距离上对内孔进行喷丸强化，且当内孔深度较大时，喷丸强化效果并不理想。
技术实现思路
[0007]为了避免现有技术存在的不足，克服其圆棒状试验件在进行超声喷丸强化时喷丸
距离不可调，表面喷丸强化效果不均匀的问题，本专利技术提出一种圆棒状试验件超声喷丸强化装置；该超声喷丸强化装置利用升降机构控制振动头与试验件的喷丸距离，通过控制器调节调速电机转速，最终达到控制试验件转速，使表面喷丸强化效果更加均匀。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:包括平台、底座、第一滑台、第二滑台、喷丸腔、超声发生装置和升降装置，其特征在于所述平台和底座通过支撑杆平行连接；所述喷丸腔位于平台中心部位，所述第一滑台位于喷丸腔一侧，所述第二滑台位于喷丸腔另一侧，所述第一滑台、第二滑台分别固定在平台上，且第一、第二滑台与喷丸腔中心轴线、平台轴线位于同一竖直平面；
[0009]所述第一滑台、第二滑台分别与第一夹持机构、第二夹持机构配合，通过滑块与丝杠沿滑台底座上部导轨轴向运动，丝杠安装在滑台底座上，第一夹持机构、第二夹持机构轴心位于同一轴线上；所述第一夹持机构后部安装有调速电机，调速电机与电机控制器通过线缆连接，并通过控制器调节调速电机转速，调速电机带动夹头转动，与夹头对应位置的喷丸腔壁设有圆孔；喷丸腔内的圆棒状试验件通过圆孔与夹头配合；
[0010]所述喷丸腔包括喷丸腔壁、喷丸腔盖、弹丸收集仓，所述喷丸腔壁固定在平台上，喷丸腔底部安装有振动头，振动头与喷丸腔壁之间安装有弹丸收集仓，振动头、弹丸收集仓与喷丸腔壁之间的间隙小于所用弹丸直径，所述喷丸腔盖板安装在喷丸腔壁顶端，喷丸腔内装有弹丸；
[0011]所述升降装置包括步进电机、承载平台、滚珠丝杠和控制器，所述步进电机与控制器通过线缆连接，并通过减速器与滚珠丝杠连接，所述滚珠丝杠带动丝杠螺母驱动承载平台上下运动，所述承载平台安装有多根导向杆，承载平台上端部安装有超声发生装置；
[0012]所述超声发生装置包括超声波发生器、换能器、位移放大器、振动头和发生器支架，所述超声波发生器产生超声波信号，超声波发生器与换能器通过线缆连接，所述换能器将电信号转换为机械位移，换能器与位移放大器连接，所述位移放大器将换能器产生的机械位移放大，位移放大器与振动头连接，所述振动头驱动弹丸在喷丸腔内做随机运动；所述发生器支架上端部设有弹丸收集仓，所述弹丸收集仓与水平方向存在负角度夹角。
[0013]所述喷丸腔与振动头的轴心位于同一直线上。
[0014]所述振动头、弹丸收集仓与喷丸腔壁之间为间隙配合，且其间隙小于所用弹丸直径。
[0015]有益效果
[0016]本专利技术提出的一种圆棒状试验件超声喷丸强化装置，通过超声振动驱动金属弹丸或陶瓷弹丸以超高频率连续击打被处理材料表面，实现材料表面强化处理。与常规喷丸技术相比，超声喷丸处理可以使材料表面形成较深的残余压应力层、加工硬化层和更低的表面粗糙度，还可以形成厚度为几十到几百微米的梯度纳米晶粒层。强化后材料的力学、疲劳、腐蚀性能都会发生改变。
[0017]本专利技术圆棒状试验件超声喷丸强化装置，由平台、底座、第一滑台、第二滑台、喷丸腔、超声发生装置和升降装置组成。平台和底座通过支撑杆平行连接；喷丸腔安装在平台中心部位，第一、第二滑台分别位于喷丸腔壁两侧且固定在平台上。第一夹持机构、第二夹持机构分别安装在两个滑台上，沿滑台底座上导轨轴向运动。第一夹持机构安装有调速电机，电机带动夹头转动，喷丸腔内的试验件通过圆孔与夹头连接，喷丸腔内装有弹丸，升降装置
安装有超声发生装置，升降装置带动振动头在喷丸腔内上下运动。喷丸强化装置自动化程度高，通过调整升降装置的高度来控制振动头与试验件的距离，通过控制器调整电机转速，使试验件表面喷丸强化效果更加均匀。
[0018]本专利技术圆棒状试验件超声喷丸强化装置中，在升降装置顶端安装超声发生装置，超声波发生器产生超声波信号，超声发生器通过线缆与换能器连接，换能器将电信号转换为机械位移，换能器与位移放大器机械连接，位移放大器将换能器产生的机械位移放大，位移放大器与振动头连接，振动头驱动弹丸在喷丸腔内做随机运动。通过控制器调整调速电机转速，达到控制试验件转速，最终使试验件表面喷丸强化效果更加均匀。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种圆棒状试验件超声喷丸强化装置，包括平台、底座、第一滑台、第二滑台、喷丸腔、超声发生装置和升降装置，其特征在于:所述平台和底座通过支撑杆平行连接；所述喷丸腔位于平台中心部位，所述第一滑台位于喷丸腔一侧，所述第二滑台位于喷丸腔另一侧，所述第一滑台、第二滑台分别固定在平台上，且第一、第二滑台与喷丸腔中心轴线、平台轴线位于同一竖直平面；所述第一滑台、第二滑台分别与第一夹持机构、第二夹持机构配合，通过滑块与丝杠沿滑台底座上部导轨轴向运动，丝杠安装在滑台底座上，第一夹持机构、第二夹持机构轴心位于同一轴线上；所述第一夹持机构后部安装有调速电机，调速电机与电机控制器通过线缆连接，并通过控制器调节调速电机转速，调速电机带动夹头转动，与夹头对应位置的喷丸腔壁设有圆孔；喷丸腔内的圆棒状试验件通过圆孔与夹头配合；所述喷丸腔包括喷丸腔壁、喷丸腔盖、弹丸收集仓，所述喷丸腔壁固定在平台上，喷丸腔底部安装有振动头，振动头与喷丸腔壁之间安装有弹丸收集仓，振动头、弹丸收集仓与喷丸腔壁之间的间隙小于所用弹丸直径，所述喷丸腔...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦志，薛红前，李斌，王安恒，高涛，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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