一种涡轮轴螺栓孔弹丸式超声冲击强化装置及其强化方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于零件表面处理技术，涉及一种涡轮轴螺栓孔弹丸式超声冲击强化装置及其强化方法。包括机身支架(1)、弹丸密闭型腔槽(2)、型腔底座(3)、变幅杆(4)、换能器固定卡箍(5)、换能器(6)；本发明专利技术装置将结构半开放的螺栓孔全部封闭起来，形成密闭型腔，然后在型腔内放置硬质弹丸，利用超声源经变幅放大激振密闭型腔内的硬质弹丸做布朗运动，使得弹丸在超声激励下高速撞击型腔与螺栓孔内壁，从而使内壁表面发生弹塑性变形，实现了螺栓孔内壁表面被弹丸无差别撞击，从而在螺栓孔内壁各处获得了均匀的强化效果。的强化效果。的强化效果。

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮轴螺栓孔弹丸式超声冲击强化装置及其强化方法


[0001]本专利技术属于零件表面处理技术，涉及一种涡轮轴螺栓孔弹丸式超声冲击强化装置及其强化方法。

技术介绍

[0002]涡轮轴服役环境恶劣，承受自身的循环载荷、燃气高温腐蚀等多重载荷的作用，易发生低循环疲劳失效，成为航空发动机的“限寿件”之一，受到人们的极大关注。其中，螺栓孔是出现疲劳裂纹失效的主要区域之一。原因是，一方面涡轮盘螺栓孔处具有较高的结构应力集中系数，在交变载荷作用下，孔口与孔壁区域承受的实际应力水平远高于外载，甚至超过材料屈服强度，极易引发低周疲劳失效；另一方面，螺栓孔壁与与螺栓装配接触，若装配不当，在交变载荷、交替热胀冷缩等因素作用下，两者存在微动磨损，易引发孔壁的微动疲劳失效。
[0003]目前，常用的螺栓孔的强化方法是喷丸强化或冷挤压强化方法，前者采用压缩气体驱动弹丸撞击孔壁表面，后者通过过盈芯棒挤压孔壁，形成残余压应力层和组织强化层，提高螺栓孔的疲劳性能。但是，由于涡轮轴的部分螺栓孔存在结构干涉问题，孔口及孔壁的弹丸可达性不佳，这种结构干涉主要来自于两个方面：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡轮轴螺栓孔超声冲击强化装置，其特征在于，包括机身支架(1)、弹丸密闭型腔槽(2)、型腔底座(3)、变幅杆(4)、换能器固定卡箍(5)、换能器(6)；型腔底座(3)固定在机身支架(1)的上端面，通过定位销定位；型腔底座(3)的中央设有一个方形通孔；弹丸密闭型腔槽(2)为一体结构，由导管(201)和底座型腔(202)两部分组成；导管(201)在底座型腔(202)的上端；底座型腔(202)下端面设有一个方形孔，尺寸与型腔底座(3)的中央的方形通孔尺寸一致，对应后固定在型腔底座(3)的上端面上；变幅杆(4)的上端的方形工具头插入型腔底座(3)的方形通孔内，换能器(6)与变幅杆(4)通过内螺纹连接，换能器(6)通过换能器固定卡箍(5)与机身支架(1)连接固定。2.如权利要求1所述的一种涡轮轴螺栓孔超声冲击强化装置，其特征在于，所述弹丸密闭型腔槽(2)为树脂材质，底座型腔(202)内部为空腔，腔室壁厚为2～3mm，螺栓孔直径与导管(201)的内径相同，导管(201)的壁厚为1～2mm。3.如权利要求1所述的一种涡轮轴螺栓孔超声冲击强化装置，其特征在于，导管(201)的长度为50～100mm。4.如权利要求1所述的一种涡轮轴螺栓孔超声冲击强化装置，其特征在于，所述变幅杆(4)的上端的方形工具头插入型腔底座(3)的方形通孔内，工具头与方形通孔呈间隙配合，间隙尺寸为0.05～0.5mm；方形工具头与型腔底座(3)的方形通孔同轴。5.如权利要求1所述的一种涡轮轴螺栓孔超声冲击强化装置，其特征在于，所述涡轮轴8的底盘的螺栓孔的上孔口装有孔口堵头(9)。6.根据权利要求1所述的一种涡轮轴螺栓孔弹丸式超声冲击强化装置，其特征在于：换能器(6)产生的超声波频率为20～25KHz，变幅杆(4)的谐振频率为18～21KHz，振幅放大系数为12～16。7.根据权利要求1所述的一种涡轮轴螺栓孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：田凯，罗学昆，王欣，宋颖刚，王强，许春玲，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：