本实用新型专利技术公开一种气动辅助的丸粒式超声喷丸处理装置，在工件和超声换能器的工具头之间设置腔室，并在腔室中填装丸粒，在腔室的腔壁上设置贯穿气孔，贯穿气孔与压缩气泵相连。本实用新型专利技术利用压缩气体为动力实现喷丸丸粒的启动，利用压缩气体将丸粒吹向工具头表面，超声波振动的工具头端面将丸粒高速弹出，丸粒直接或者弹到腔室内壁后再撞击工件表面，使工件表面产生塑性，同时丸粒受到工件表面的反弹力，无需考虑铁磁性材料和吊装工件。无需考虑铁磁性材料和吊装工件。无需考虑铁磁性材料和吊装工件。
【技术实现步骤摘要】
一种气动辅助的丸粒式超声喷丸处理装置
[0001]本专利技术涉及金属材料超声喷丸处理领域，更加具体地说，涉及一种气动辅助的丸粒式超声喷丸处理装置，适合无法在垂直向上方向处理金属工件的场合。
技术介绍
[0002]超声喷丸是一种新型的喷丸技术。和普通喷丸相比，超声喷丸采用超声波振动作为喷丸介质能量源，可以使用尺寸更大的喷丸介质，喷丸介质也具有比普通喷丸丸粒大得多的动能，可在金属材料表面产生更大的塑性变形，获得更深的压缩残余应力层。另外超声喷丸装置体积小、能耗低、换能器装置小巧，因此超声喷丸非常适合于工件的局部校形、强化和金属材料纳米化的应用。
[0003]超声喷丸根据所用介质有针式超声喷丸和丸粒式超声喷丸，针式超声喷丸已经可以实现针对工件进行垂直向下的处理，如中国专利技术专利申请“全角度柔性针式超声喷丸装置”(申请号为2017107911555，申请日为2017年9月5日，公开日为2019年3月5日)中所示的针式超声喷丸装置。丸粒式的超声喷丸处理工件时，处理方向基本为垂直向上，即在进行超声喷丸处理时，待处理的工件位于超声喷丸装置正上方，工件和超声喷丸换能器工具头之间是喷丸腔室；工作时，超声喷丸丸粒从超声波振动的工具头端面获得动能弹向工件表面，丸粒撞击到工件后，在工件表面产生塑性变形，丸粒在反弹力和自身重力的作用下落回工具头端面，在超声波振动的作用下再次弹向工件表面，如此循环往复，实现超声喷丸的处理过程。
[0004]但是当工件位于超声喷丸装置下方，未开始工作时丸粒受重力作用就会位于工件表面上。当工具头开始超声波振动时，丸粒如果没有受到垂直向上的外力是无法弹向工具头端面的，进而就会需要吊装工件(即将工作放置在超声喷丸装置的上方)，但这一要求无疑给超声喷丸处理带来的额外的要求。中国专利技术专利“一种电磁辅助超声喷丸的装置及方法”(申请号为2017106762676，申请日为2017年8月9日，公开日为2017年11月10日)采用电磁力的方式将丸粒吸回至工具头端面，适用于这种方式的丸粒只能使用铁磁性材料，无法使用不锈钢、陶瓷、钛合金等材料制造的丸粒，但有些工件在超声喷丸处理时不允许使用铁磁性材料的丸粒，以避免造成工件表层材质的成分污染；另外铁磁性材料的丸粒在剧烈的撞击中容易消磁，致使电磁回吸效果变差。
技术实现思路
[0005]本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种气动辅助的丸粒式超声喷丸处理装置，利用压缩气体为动力实现喷丸丸粒的启动，无需考虑铁磁性材料和吊装工件。
[0006]本技术的技术方案通过下述技术方案予以实现。
[0007]一种气动辅助的丸粒式超声喷丸处理装置，在工件和超声换能器的工具头之间设置腔室，并在腔室中填装丸粒，在腔室的腔壁上设置贯穿气孔或者在腔室和工件之间设置贯穿孔，贯穿孔与提供气体的装置相连。
[0008]在腔室的腔壁靠近工件的一端开有贯穿气孔。
[0009]贯穿气孔的进气口在腔室外，出气口在腔室内，出气口孔直径要小于所用丸粒的最小直径，以避免丸粒进入贯穿气孔。
[0010]在腔室外，贯穿气孔与气动接头相连，气动接头与气泵相连，选择在连接气动接头与气泵的管路上设置电磁气动阀。
[0011]腔室通过锁扣安装在超声换能器外壳上。
[0012]提供气体的装置为空压机、压缩气瓶或者压缩气泵。
[0013]本技术的技术方案利用压缩气体将丸粒吹向工具头表面(即启动超声喷丸)，超声波振动的工具头端面将丸粒高速弹出，丸粒直接或者弹到腔室内壁后再撞击工件表面，使工件表面产生塑性，同时丸粒受到工件表面的反弹力。在腔室和超声波振幅满足的条件下，反弹力足以使丸粒以一定的速度反弹至工具头端面，且丸粒后续的回弹速度不会衰减至无法弹回工具头端面的程度。压缩气体只在最开始时使用，无需再参与丸粒后续反弹过程。该装置有效地解决了现有丸粒式超声装置的不足，无需考虑铁磁性材料和吊装工件。
附图说明
[0014]图1是本技术的一种气动辅助的丸粒式超声喷丸处理装置的结构示意图。
[0015]其中，1为超声换能器、2为超声换能器外壳、3为锁扣、4为腔室、5为丸粒、6为气动接头、7为电磁气动阀，8为压缩气泵，9为贯穿气孔，10为工件。
具体实施方式
[0016]以下结合具体实施例对本技术的技术方案作进一步详细描述。
[0017]如附图1所示，本技术的气动辅助的丸粒式超声喷丸处理装置，具体来说，包括超声换能器1、超声换能器外壳2、锁扣3、腔室4、丸粒5、气动接头6、电磁气动阀7和压缩气泵8；在图1所示的结构中，位于图1中最下方的为工件10，超声换能器1、超声换能器外壳2为现有的超声喷丸装置，在工件和超声换能器的工具头之间设置腔室4，并在腔室4中填装丸粒5，在腔室4的腔壁上设置贯穿气孔9，在腔室外，贯穿气孔与气动接头6相连，气动接头6与压缩气泵8相连，选择在连接气动接头6与压缩气泵8的管路上设置电磁气动阀7。
[0018]腔室4通过锁扣3安装在超声换能器外壳2上，通过锁扣3可方便拆卸腔室4。
[0019]腔室4的腔壁、超声(喷丸)换能器的工具头端面和工件之间形成密闭空间，该密闭空间为丸粒5的工作空间，在腔室4的腔壁靠近工件的一端开有贯穿气孔9或者在腔室4和工件10之间设置贯穿气孔9，这一贯穿气孔的进气口在腔室外，出气口在腔室内，出气口孔直径要小于所用丸粒的最小直径，以避免丸粒进入贯穿气孔。
[0020]由于避免电磁作用，丸粒5为金属、陶瓷或者工程塑料。对于不允许丸粒5的材质成分渗入表面的工件，使用和工件相同的材料制作丸粒5。腔室4采用具有弹性和韧性的材料，如金属、有机玻璃或者工程塑料，有利于丸粒的反弹。
[0021]在本实施例中，气动组件包括气动接头6、电磁气动阀7和压缩气泵8。气动接头6装在腔室4气孔进气口上。压力为P的压缩气体从压缩气源依次通过电磁气动阀7和气动接头6进入腔室4内的密闭空间。压缩气体使用空气、二氧化碳或者惰性保护气体(如氮气、氦气或者氩气)，电磁气动阀7控制整个气路的开通时间；根据丸粒5的材料和大小，调整气体压力
和/或气路开通时间，以吹动丸粒5弹回超声换能器工具头的端面。
[0022]针对向下垂直处理工件，使用本技术的技术方案进行工作时，先将腔室4放置在工件表面，带贯穿气孔的一端贴住工件；根据处理要求往腔室4内放入丸粒5(直径范围2mm～6mm)，再把超声换能器1放在腔室上方，锁上锁扣3，使腔室4固定在超声换能器外壳2上；超声换能器1(选择二分之三波长结构)，通过节点(理论上换能器不振动的截面)安装固定在外壳上；开始超声波振动，振幅不小于25μm；电磁气动阀7根据情况开通0.2秒～3秒，气体压力介于0.1MPa～2MPa，在这段时间内，压缩气体通过腔室4底部的气孔对密闭空间内的丸粒5施加一个很大的气流冲击，使部分丸粒弹起并撞到超声换能器工具头表面，然后被弹向工件或腔室的腔壁或其它未弹起的丸粒，最终带动所有的丸粒在工具头表面和工件之间来回持续地撞击，实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种气动辅助的丸粒式超声喷丸处理装置，其特征在于，在工件和超声换能器的工具头之间设置腔室，并在腔室中填装丸粒，在腔室的腔壁上设置贯穿气孔或者在腔室和工件之间设置贯穿孔，贯穿孔与提供气体的装置相连。2.根据权利要求1所述的一种气动辅助的丸粒式超声喷丸处理装置，其特征在于，在腔室的腔壁靠近工件的一端开有贯穿气孔。3.根据权利要求1或者2所述的一种气动辅助的丸粒式超声喷丸处理装置，其特征在于，贯穿气孔的进气口在腔室外，出气口在腔室内，出气口孔直径要小于所用丸粒的最小直径。4.根据权利要求1或者2所述的一种气动辅助的丸粒式超声喷丸处理装置，其特征在于，腔室通过锁扣安装在超声换能器外壳上。5.根据权利要求3所述的一种气动辅助的丸粒式超声喷丸处理装置，其特征在于，腔...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴良晨，张宇，刘伟，
申请(专利权)人：天津益普科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：
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