【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于小孔内表面强化加工领域，涉及截面由直线部分和圆弧部分连接围成的等截面非圆柱形直型小孔的内表面强化加工技术，具体是一种在密闭体腔内容积交变产生空化效应，释放大量热量和冲击波对等截面非圆柱形直型小孔内表面进行强化的装置以及强化方法。
技术介绍
1、随着微型零部件和设备的广泛应用，直型小孔零件在多个领域的应用内得到了迅速发展。在微机电系统领域，直型小孔用于传感器、执行器、生物芯片等微尺度设备；在医疗器械领域，直型小孔应用于医用导管、人工关节等器械；在光学领域，直型小孔被应用于激光器、光纤连接等元件。这些直型小孔零件通常具有复杂的形状，例如等截面非圆柱形直型小孔，以满足特定的功能和应用需求。等截面非圆柱形直型小孔的内表面形状特殊，导致常规的强化加工方法难以在内表面形成均匀和高质量的强化层。由于直型小孔的尺寸较小，传统的表面强化方法，如机械加工、化学处理、电解沉淀等，在直型小孔内表面的应用存在困难，这些方法在对应对等截面飞圆柱形直型小孔内表面强化时存在一些局限性，例如：热处理容易导致内表面的结合层不均匀，影响强化层的质量；化学表面改性在直型小孔的内部难以均匀涂覆，难以控制强化层的厚度和均匀性。这些问题限制了直型小孔零件的强度、耐磨性和寿命。在传统的表面强化方法中，有时生成的强化层可能会存在结合不牢固或层厚不均匀等问题，这些强化层的不稳定性会导致直型小孔零件在使用中出现局部磨损、脱层或剥落现象，从而影响零件的性能和可靠性。因此，需要一种适用于等截面非圆柱形直型小孔内表面的强化加工方法，能够在直型小孔的内表面形成均匀、高质量的强
2、空化效应是指当液体或气体中的局部压力降低到等于或低于饱和蒸汽压时，液体中的一部分被瞬间蒸发形成气泡的现象。在空化效应发生时，由于局部压力的骤降，液体中的气泡会在高速流动的过程中产生并迅速扩大，然后在压力回升时迅速崩溃或塌陷，产生强烈的冲击波和局部高温。这个过程会导致液体中的局部能量和热量释放，形成高能量的状态。例如，中国专利公开号为cn116276335a，名称为“一种基于电流变抛光液的金属增材表面空化协同磨粒抛光方法与装置”的文献中公开的表面空化协同磨粒抛光方法与装置，包括配置并存储电流变抛光液体，抛光液在离心泵的作用下从孔板流出后产生空化泡，空化泡溃灭产生能量，作用于金属增材工件的表面，将金属增材工件的表面附着物与金属增材工件表面分离，该装置针对的是形状规则平滑的工件内表面。中国专利公开号为cn110144453a，名称为“一种液压驱动方式微型锥孔内表面空化喷丸系统及方法”的文献中公开的表面空化喷丸系统及方法，通过活塞杆往复运动，不断改变微型锥孔内密封液体体积，在密封液体体积增大时，密封液体压力会降低至液体饱和蒸气压以下，形成空化现象；在密封液体体积减少时，密封液体压力增加，促使空化泡溃灭，从而实现利用空化泡溃灭能产生的冲击液和高速微流的作用，对微型锥孔内表面进行喷丸强化，该系统针对的是锥形孔平滑内表面，由于异形等截面非圆柱形直型小孔内表面非平滑，有拐角区域，因此该系统不适用于异形等截面非圆柱形直型小孔。
技术实现思路
1、由于等截面非圆柱形直型小孔的特殊几何形状使得传统的强化加工方法难以在孔内表面实现均匀和高效的强化，因此，本专利技术的目的是提供一种能够实现内表面均匀、高质量强化、适应性强的等截面非圆柱形直型小孔内表面强化加工装置，同时提供一种强化加工等截面非圆柱形直型小孔内表面的方法。
2、为实现上述目的，本专利技术一种等截面非圆柱形直型小孔内表面强化加工装置采用的技术方案是：
3、每个活塞缸内部的一个活塞杆密封且滑动连接活塞缸，将活塞缸内部分成无杆腔和有杆腔，每个活塞杆的杆端从相应的活塞缸的有杆腔内部伸出且连接一个驱动部件，带有等截面非圆柱形直型小孔的待加工工件在两个活塞缸之间，与两个活塞缸之间形成密闭腔室，该密闭腔室内注有水、较大颗粒磁粉和较小颗粒磁粉；在所述的直型小孔的内表面的每一个平面段正对着的待加工工件外壁上各贴合一个电磁线圈，电磁线圈的中心轴与所述的平面段相垂直，在所述的直型小孔的内表面的每一个圆弧面段正对着的待加工工件外壁上至少贴合一个电磁线圈，电磁线圈的中心轴与正对着的圆弧面段的中分线重合；两个活塞杆来回运动使所述的密闭腔室内产生空化现象以强化加工所述的直型小孔内表面，对不同位置的电磁线圈通电以吸附较大、较小磁粉于所述的直型小孔的内表面不同位置，使吸附较大、较小磁粉的内表面不被强化加工，未吸附较大、较小磁粉的内表面被强化加工。
4、进一步地，当圆弧面段的弧度小于或等于60度时，在圆弧面段对应着的外壁上贴合一个电磁线圈，该电磁线圈的中心轴与该圆弧面段的角平分线重合；当圆弧面段的弧度大于60度且小于180度时，将该圆弧面段沿圆周方向等分成两份，当圆弧面段的弧度大于或等于180度时，将圆弧面段沿圆周方向等分成三份，圆弧面段的每一等份对应的外壁上贴合一个电磁线圈，每个电磁线圈的中心轴与每一等份的角平分线重合。
5、进一步地，每个平面段对应的外壁上的每个电磁线圈的铁芯直径等于该平面段的长度，每个圆弧面段19对应的外壁上的电磁线圈的铁芯直径d2＝2rsinθ/6，r是圆弧面段的半径，θ是圆弧面段的圆弧角度。
6、本专利技术一种强化加工等截面非圆柱形直型小孔内表面的方法采用的技术方案是包括以下步骤：
7、步骤1)：与圆弧面段对应的电磁线圈不通电，与平面段对应的电磁线圈以较小电流通电，较小颗粒磁粉均匀铺满整个平面段的区域；
8、步骤2)：逐步增大平面段外壁上的电磁线圈的电流直至增大到较大电流，较大颗粒磁粉均匀铺满整个平面段的区域，
9、步骤3)：保持平面段外壁上相应的电磁线圈在较大电流的通电状态，两个活塞杆以相同频率和行程反向运动，强化加工圆弧面段；
10、步骤4)：当圆弧面段强化结束后，两个活塞杆停止运动，同时断开在平面段外壁上相应的电磁线圈，大小颗粒磁粉脱离了平面段的表面；
11、步骤5)：两个活塞杆以相同的频率和行程向同方向运动，将较大、较小颗粒磁粉混合均匀，混合均匀后两个活塞杆停止运动；
12、步骤6)：将圆弧面段外壁上相应的电磁线圈先通较小电流，圆弧面段表面上吸附较小颗粒的磁粉，再加大圆弧面段外壁上相应的电磁线圈的电流直至达到较大电流为止，圆弧面段表面上吸附较大颗粒磁粉；
13、步骤7)：两个活塞杆以相同频率和行程反向运动，强化加工平面段，当平面段强化结束后，两个活塞杆停止运动，并断开在圆弧面段外壁上对应的电磁线圈。
14、进一步地，当平面段的个数大于一个时，每个平面段外壁上的所有的电磁线圈同时通电或断电；当圆弧面段外壁上的电磁线圈的个数大于一个时，每个圆弧面段外壁上的所有的电磁线圈同时通电或断电。
15、本专利技术和现有技术相比，具有以下突出的有益效果：
16、(1)通过利用在等截面非圆柱形直型小孔两端活塞腔本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种等截面非圆柱形直型小孔内表面强化装置，包括两个活塞缸，每个活塞缸内部的一个活塞杆密封且滑动连接活塞缸，将活塞缸内部分成无杆腔和有杆腔，每个活塞杆的杆端从相应的活塞缸的有杆腔内部伸出且连接一个驱动部件，其特征是：
2.根据权利要求1所述的一种等截面非圆柱形直型小孔内表面强化装置，其特征是：当圆弧面段(19)的弧度小于或等于60度时，在圆弧面段(19)对应着的外壁上贴合一个电磁线圈(10)，该电磁线圈(10)的中心轴与该圆弧面段(19)的角平分线重合；当圆弧面段(19)的弧度大于60度且小于180度时，将该圆弧面段(19)沿圆周方向等分成两份，当圆弧面段(19)的弧度大于或等于180度时，将圆弧面段(19)沿圆周方向等分成三份，圆弧面段(19)的每一等份对应的外壁上贴合一个电磁线圈(10)，每个电磁线圈(10)的中心轴与每一等份的角平分线重合。
3.根据权利要求1或2所述的一种等截面非圆柱形直型小孔内表面强化装置，其特征是：每个平面段(18)对应的外壁上的每个电磁线圈(10)的铁芯直径等于该平面段(18)的长度，每个圆弧面段(19)对应的外壁上的电磁线
4.根据权利要求1或2所述的一种等截面非圆柱形直型小孔内表面强化装置，其特征是：所述的较小颗粒磁粉的半径r1＝0.001r,所述的较大颗粒磁粉的半径r2＝0.01r，r是圆弧面段(19)的半径。
5.根据权利要求1所述的一种等截面非圆柱形直型小孔内表面强化装置，其特征是：两个活塞缸的结构相同，中心轴共线，在两个活塞缸的无杆腔的缸体侧壁上各开有一个进水口，每个进水口通过一个电磁阀连接一个注水管。
6.一种如权利要求1所述的强化装置强化加工等截面非圆柱形直型小孔内表面的方法，其特征是包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的强化加工等截面非圆柱形直型小孔内表面的方法，其特征是：当平面段(18)的个数大于一个时，每个平面段(18)外壁上的所有的电磁线圈同时通电或断电；当圆弧面段(19)外壁上的电磁线圈的个数大于一个时，圆弧面段(19)外壁上的所有的电磁线圈同时通电或断电。
8.根据权利要求6或7所述的强化加工等截面非圆柱形直型小孔内表面的方法，其特征是：在两个活塞缸的无杆腔的缸体侧壁上各开有一个进水口，每个进水口通过一个电磁阀连接一个注水管，同时打开两个电磁阀，通过注水管同时注入纯净水、较大颗粒磁粉和较小颗粒磁粉，当注入的纯净水、较大颗粒磁粉和较小颗粒磁粉的总体积为直型小孔的体积时关闭两个电磁阀。
9.根据权利要求8所述的强化加工等截面非圆柱形直型小孔内表面的方法，其特征是：在注入纯净水、较大颗粒磁粉和较小颗粒磁粉后，两个活塞杆以相同的频率和行程向同方向运动，交替进行，使较大颗粒磁粉和较小颗粒磁粉在所述的直型小孔内混合均匀后两个活塞杆停止运动。
10.根据权利要求6所述的强化加工等截面非圆柱形直型小孔内表面的方法，其特征是：电磁线圈(10)通较小电流时每个电磁线圈(10)产生的吸力等于所有较小颗粒磁粉总重力，电磁线圈(10)通较大电流时每个电磁线圈(10)产生的吸力等于所有较大颗粒磁粉总重力。
...【技术特征摘要】
1.一种等截面非圆柱形直型小孔内表面强化装置，包括两个活塞缸，每个活塞缸内部的一个活塞杆密封且滑动连接活塞缸，将活塞缸内部分成无杆腔和有杆腔，每个活塞杆的杆端从相应的活塞缸的有杆腔内部伸出且连接一个驱动部件，其特征是：
2.根据权利要求1所述的一种等截面非圆柱形直型小孔内表面强化装置，其特征是：当圆弧面段(19)的弧度小于或等于60度时，在圆弧面段(19)对应着的外壁上贴合一个电磁线圈(10)，该电磁线圈(10)的中心轴与该圆弧面段(19)的角平分线重合；当圆弧面段(19)的弧度大于60度且小于180度时，将该圆弧面段(19)沿圆周方向等分成两份，当圆弧面段(19)的弧度大于或等于180度时，将圆弧面段(19)沿圆周方向等分成三份，圆弧面段(19)的每一等份对应的外壁上贴合一个电磁线圈(10)，每个电磁线圈(10)的中心轴与每一等份的角平分线重合。
3.根据权利要求1或2所述的一种等截面非圆柱形直型小孔内表面强化装置，其特征是：每个平面段(18)对应的外壁上的每个电磁线圈(10)的铁芯直径等于该平面段(18)的长度，每个圆弧面段(19)对应的外壁上的电磁线圈(10)的铁芯直径d2＝2rsinθ/6，r是圆弧面段(19)的半径，θ是圆弧面段的圆弧角度。
4.根据权利要求1或2所述的一种等截面非圆柱形直型小孔内表面强化装置，其特征是：所述的较小颗粒磁粉的半径r1＝0.001r,所述的较大颗粒磁粉的半径r2＝0.01r，r是圆弧面段(19)的半径。
5.根据权利要求1所述的一种等截面非圆柱形直型小孔内表面强化装置，其特征是：两个活...
【专利技术属性】
技术研发人员：何培瑜，胡鑫瑶，余亮，张恒杰，蒋世营，王匀，李富柱，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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