【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微小通孔内表面强化处理领域，具体涉及采用携带磨料的人工淹没式空化射流强化微小通孔内表面的加工技术。
技术介绍
1、微小通孔作为一种广泛应用于日常生活中的零件，其一般孔径较小，长径比较大，且部分微小通孔存在形状复杂的区域，如弯曲区域等。随着电子信息等产业的迅猛发展，工业生产中对机器零部件的精度、强度等要求逐渐提高，微小通孔强化加工技术一直是一项难题，现有的强化加工技术在满足强化复杂形状微小通孔的不同深度、不同区域以及各部位不同表面处理要求等方面仍面临一些困难。
2、空化水射流技术可利用液体中空泡溃灭时产生的巨大能量进行材料强化加工，是一种强化微小通孔的有效手段。相比于传统强化加工技术，空化水射流技术更可控、更环保且成本更低。目前存在的大多数空化水射流技术为人工淹没式，例如，中国专利号为zl201810562060.0、名称为“一种人工淹没式空化射流微零件塑性成形的装置及方法”等。但这些空化水射流技术存在有效靶距较小的问题，且由于工作条件的限制，需要在液态环境下工作，面对附着于大型零件的微小通孔，会因为尺寸问题而无法进行加工。人工淹没式空化射流技术通过在常规空化喷嘴外围加入一个套筒，中国专利号为202210961025.2，、名称为“一种非淹没式超声空化辅助水射流喷嘴结构”，通过往外围套筒中通入低速射流的方式，为内部的空化喷嘴中射出的高速射流提供淹没环境，进而促使高速射流与低速射流之间发生剪切作用形成低压区，当压力低于饱和蒸汽压时，空化效应发生，进而产生空化射流。这种空化射流技术可有效克服淹没式空化水射流存
技术实现思路
1、为了克服现有人工淹没式空化水射流强化加工微小孔内表面时存在的受加工条件限制、不同区域无法分段处理、复杂形状区域强化效率低等问题，本专利技术创新性地提出了一种深度可控的新型复杂微小通孔内表面强化装置及其内表面强化方法，实现微小通孔内表面各深度以及弯曲区域的强化，提高微小孔内表面强化处理的连续性、均匀性以及强化效率。
2、为实现上述目的，本专利技术所述的一种深度可控的复杂微小通孔内表面强化装置采用的技术方案是：其具有蓄水池一、蓄水池二和喷嘴，喷嘴具有一个高压喷口和四个低压喷口，高压喷口处于喷嘴正中心位置，四个低压喷口的结构相同且在高压喷口外侧沿圆周方向均匀布置，蓄水池一中存的是水，蓄水池一的出口通过管道依次经第一个阀门、过滤器连接高压柱塞泵的入口，高压柱塞泵的出口通过管道经泄压阀、第一个压力表后连接所述的高压喷口，形成一条高压管路；高压柱塞泵依次电连接电机和变频器五；蓄水池二中存的是水与磨粒，蓄水池二有四个出口，每个出口分别经对应的一个阀门，一个离心泵、一个压力表后连接对应的一个低压喷口，共形成四条低压管路；每个离心泵电连接一个变频器；喷嘴通过喷嘴夹具置于透明水箱上方，待加工工件微小通孔通过工件夹具置于透明水箱和喷嘴之间，透明水箱中水的最高水位不接触微小通孔；调节变频器五和低压管路中的四个变频器，控制高压柱塞泵与每个离心泵的转速，加工微小通孔内表面不同深度区域。
3、优化方案：高压喷口在靠近微小通孔的下段从上至下是连续的收缩段、圆柱段和扩张段，收缩段的口径从上至下逐渐变小，圆柱段的口径与收缩段下端口径相同，扩张段的口径从上至下逐渐变大，四个低压喷口的下段从上至下逐渐向高压喷口方向收缩，形成锥形
4、所述的微小通孔内表面强化装置的强化方法采用的技术方案是：
5、当强化微小通孔的前端面区域时，同时减小高压柱塞泵和四个离心泵的转速，使携带磨粒的空化水射流行程变短；
6、当强化微小孔的后端面区域时，同时增大高压柱塞泵和四个离心泵的转速，使携带磨粒的空化水射流行程变长；
7、当强化微小通孔的弯曲区域时，保持高压喷口中流体速度不变，减小弯曲区域弯曲半径较大侧区域对应的低压喷口的流体速度，并增大弯曲半径较小侧区域对应的低压喷口的流体速度，使弯曲半径较大侧处低速射流与高速射流间的速度差大于弯曲半径较小侧区域处低速射流与高速射流间的速度差。
8、进入高压喷口中的高速射流入射初始压力至少为20mpa，初始压力不超过低压喷口的低速射流入射压力的1000倍。
9、优化方案：当强化微小通孔的前端面区域时，减小高压柱塞泵的转速时，进入高压喷口(23)中的高速射流入射压力减小到初始压力的一半。
10、进一步的优化方案：当强化微小通孔的后端面区域时，进入高压喷口中的高速射流入射压力增大到初始压力的1.5倍。
11、进一步的优化方案：当强化微小通孔的弯曲区域时，对应于弯曲半径较大侧的低压喷口的射流入射压力最小，对应于对面的弯曲半径较小侧处的低压喷口的射流入射压力最大，其余的两个低压喷口的射流入射压力相同
12、本专利技术和现有技术相比，具有以下突出的有益效果：
13、(1)本专利技术中的喷嘴与微小通孔无需浸没在水中，在空泡溃灭产生的高温高压以及磨粒不停的撞击共同作用下实现对微小通孔内表面强化，解决了利用人工淹没式空化水射流技术对微小通孔内表面进行强化时只能强化单一区域以及弯曲区域强化效率低的问题。
14、(2)本专利技术通过调节高低压管路中的变频器，控制高压管路中高压柱塞泵与低压管路中离心泵的转速，进而控制进入高压喷口与低压喷口中流体的入射压力，从而控制射流中的空泡初生、发展、脱落、溃灭阶段的行程，使空泡在微小通孔内表面不同深度发生溃灭，实现对微小通孔内表面不同深度区域的强化加工目的。
15、(3)本专利技术通过调节低压管路中的变频器，控制低压管路中离心泵的转速，进而控制进入低压喷嘴中流体的入射压力，使微小通孔内两侧低速射流流速不等，与高速射流间的剪切作用不等，从而使微小通孔内表面面积较大侧空泡溃灭数多于面积较小侧，实现微小通孔弯曲区域的强化，实现微小通孔弯曲区域的强化，提高了微小孔内表面强化处理的连续性、均匀性以及强化效率，空泡在微小通孔内表面前端和后端的溃灭区域及空泡在微小通孔弯曲区域内表面压差造成的溃灭数目的差异实现微小通孔内表面不同区域的强化并提高弯曲区域的强化效率。
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1.一种深度可控的复杂微小通孔内表面强化装置，具有蓄水池一(1)、蓄水池二(9)和喷嘴(15)，其特征是：喷嘴(15)具有一个高压喷口和四个低压喷口，高压喷口(23)处于喷嘴(15)正中心位置，四个低压喷口的结构相同且在高压喷口(23)外侧沿圆周方向均匀布置，蓄水池一(1)中存的是水，蓄水池一(1)的出口通过管道依次经第一个阀门、过滤器(3)连接高压柱塞泵(6)的入口，高压柱塞泵(6)的出口通过管道经泄压阀(7)、第一个压力表(8)后连接所述的高压喷口(23)，形成一条高压管路；高压柱塞泵(6)依次电连接电机(5)和变频器五(4)；蓄水池二(9)中存的是水与磨粒(22)，蓄水池二(9)有四个出口，每个出口分别经对应的一个阀门，一个离心泵(10)、一个压力表后连接对应的一个低压喷口，共形成四条低压管路；每个离心泵(10)电连接一个变频器；喷嘴(15)通过喷嘴夹具置于透明水箱(17)上方，待加工工件微小通孔通过工件夹具置于透明水箱(17)和喷嘴(15)之间，透明水箱(17)中水的最高水位不接触微小通孔；调节变频器五(4)和低压管路中的四个变频器，控制高压柱塞泵(6)与每个离心泵(10
2.根据权利要求1所述的复杂微小通孔内表面强化装置，其特征是：高压喷口(23)在靠近微小通孔(20)的下段从上至下是连续的收缩段(231)、圆柱段(232)和扩张段(233)，收缩段(231)的口径从上至下逐渐变小，圆柱段(232)的口径与收缩段(231)下端口径相同，扩张段(233)的口径从上至下逐渐变大，四个低压喷口的下段从上至下逐渐向高压喷口(23)方向收缩，形成锥形。
3.根据权利要求1所述的复杂微小通孔内表面强化装置，其特征是：透明水箱(17)通过管道连接蓄水池三(18)。
4.根据权利要求1所述的复杂微小通孔内表面强化装置，其特征是：蓄水池二(9)中设置搅拌装置(16)。
5.根据权利要求2所述的复杂微小通孔内表面强化装置，其特征是：微小通孔内径大于喷嘴(15)内径，收缩段(231)的收缩角度约为40°，扩张段(233)的扩张角度约为60°。
6.一种如权利要求1所述的复杂微小通孔内表面强化装置的强化方法，其特征是：
7.根据权利要求6所述的强化方法，其特征是：进入高压喷口(23)中的高速射流入射初始压力至少为20Mpa，初始压力不超过低压喷口的低速射流入射压力的1000倍。
8.根据权利要求7所述的强化方法，其特征是：当强化微小通孔的前端面区域时，减小高压柱塞泵(6)的转速时，进入高压喷口(23)中的高速射流入射压力减小到初始压力的一半。
9.根据权利要求7所述的强化方法，其特征是：当强化微小通孔的后端面区域时，进入高压喷口(23)中的高速射流入射压力增大到初始压力的1.5倍。
10.根据权利要求7所述的强化方法，其特征是：当强化微小通孔的弯曲区域时，对应于弯曲半径较大侧的低压喷口的射流入射压力最小，对应于对面的弯曲半径较小侧处的低压喷口的射流入射压力最大，其余的两个低压喷口的射流入射压力相同。
...【技术特征摘要】
1.一种深度可控的复杂微小通孔内表面强化装置，具有蓄水池一(1)、蓄水池二(9)和喷嘴(15)，其特征是：喷嘴(15)具有一个高压喷口和四个低压喷口，高压喷口(23)处于喷嘴(15)正中心位置，四个低压喷口的结构相同且在高压喷口(23)外侧沿圆周方向均匀布置，蓄水池一(1)中存的是水，蓄水池一(1)的出口通过管道依次经第一个阀门、过滤器(3)连接高压柱塞泵(6)的入口，高压柱塞泵(6)的出口通过管道经泄压阀(7)、第一个压力表(8)后连接所述的高压喷口(23)，形成一条高压管路；高压柱塞泵(6)依次电连接电机(5)和变频器五(4)；蓄水池二(9)中存的是水与磨粒(22)，蓄水池二(9)有四个出口，每个出口分别经对应的一个阀门，一个离心泵(10)、一个压力表后连接对应的一个低压喷口，共形成四条低压管路；每个离心泵(10)电连接一个变频器；喷嘴(15)通过喷嘴夹具置于透明水箱(17)上方，待加工工件微小通孔通过工件夹具置于透明水箱(17)和喷嘴(15)之间，透明水箱(17)中水的最高水位不接触微小通孔；调节变频器五(4)和低压管路中的四个变频器，控制高压柱塞泵(6)与每个离心泵(10)的转速，加工微小通孔内表面不同深度区域。
2.根据权利要求1所述的复杂微小通孔内表面强化装置，其特征是：高压喷口(23)在靠近微小通孔(20)的下段从上至下是连续的收缩段(231)、圆柱段(232)和扩张段(233)，收缩段(231)的口径从上至下逐渐变小，圆柱段(232)的口径与收缩段(231)下端口径相同，扩张段(233)的口...
【专利技术属性】
技术研发人员：王匀，余亮，何培瑜，张林强，胡鑫瑶，于超，雷志远，潘帅兴，杨楷文，李富柱，刘为力，张太良，张扣宝，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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