本發(fā)明涉及零件表面強(qiáng)化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種內(nèi)孔表面的超聲噴丸強(qiáng)化裝置。
背景技術(shù)：
航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤軸類零件包括：渦輪盤、壓氣機(jī)葉盤、軸承、齒輪盤等，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中通常需要承受高周疲勞載荷。為提高此類零件的抗疲勞強(qiáng)度，一般采用表面強(qiáng)化工藝進(jìn)行強(qiáng)化處理。
噴丸強(qiáng)化是本領(lǐng)域中最為常見的表面強(qiáng)化工藝，傳統(tǒng)的噴丸設(shè)備主要有兩種氣動(dòng)式噴丸機(jī)和離心式拋丸機(jī)，氣動(dòng)式噴丸機(jī)是由空氣壓縮機(jī)供給壓縮空氣，壓縮空氣通過(guò)噴槍時(shí)造成負(fù)壓將噴丸吸入并高速噴出噴嘴，形成噴丸流噴射到零件表面。離心式噴丸機(jī)是通過(guò)葉輪的離心力將丸粒甩到金屬表面，利用鋼丸對(duì)金屬表面的沖擊作用使零件表面硬化。但是無(wú)論是氣動(dòng)式噴丸機(jī)和離心式拋丸機(jī)均存在著以下問(wèn)題：
1.噴丸使用量大，噴丸通常采用切絲、石英砂、鑄鋼丸等易于加工獲得的材料，而這種噴丸的表面質(zhì)量無(wú)法保證，噴丸時(shí)易損傷零件表面，使零件的粗糙度增大，此外，傳統(tǒng)的噴丸設(shè)備只能針對(duì)零件的大面積處進(jìn)行強(qiáng)化，對(duì)零件的內(nèi)孔孔壁的強(qiáng)化效果較差。
2.傳統(tǒng)的噴丸設(shè)備工作過(guò)程中，由于噴丸的沖擊速度較大(一般可達(dá)20-100m/s)，大量噴丸的高速碰撞摩擦零件表面，會(huì)在工作區(qū)域產(chǎn)生大量粉塵和噪聲，污染工作環(huán)境。
3.傳統(tǒng)的噴丸設(shè)備通常使用空氣壓縮設(shè)備或者旋轉(zhuǎn)離心設(shè)備，設(shè)備體積大，功率大，能耗高，不利于節(jié)能減排。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種內(nèi)孔表面的超聲噴丸強(qiáng)化裝置，用以解決現(xiàn)有的拋丸機(jī)存在噴丸用量大、環(huán)境污染大、能耗高、占用空間和對(duì)零件內(nèi)孔強(qiáng)化效果差的問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明方法提供一種內(nèi)孔表面的超聲噴丸強(qiáng)化裝置，所述內(nèi)孔表面的超聲噴丸強(qiáng)化裝置包括蓋板、工作臺(tái)和超聲振動(dòng)頭，所述工作臺(tái)上設(shè)置有定位孔，具有貫穿孔的待加工零件通過(guò)固定件固定在所述工作臺(tái)上，所述超聲振動(dòng)頭活動(dòng)安裝在所述定位孔中，所述待加工零件的貫穿孔與所述定位孔對(duì)應(yīng)，以使所述超聲振動(dòng)頭穿過(guò)定位孔后從貫穿孔的下端口進(jìn)入貫穿孔，所述蓋板固定在所述待加工零件的上方，通過(guò)蓋板將貫穿孔的上端口封堵形成一個(gè)封閉的腔體，腔體內(nèi)放置有若干噴丸。
優(yōu)選的，所述定位孔和貫穿孔均為圓形孔。
優(yōu)選的，所述噴丸的直徑不小于0.5mm。
優(yōu)選的，所述定位孔與超聲振動(dòng)頭殼體之間的間隙小于0.5mm。
優(yōu)選的，所述待加工零件的貫穿孔的孔徑大于超聲振動(dòng)頭殼體的外徑，所述貫穿孔與超聲振動(dòng)頭殼體之間的間隙小于0.5mm。
優(yōu)選的，所述超聲振動(dòng)頭的振幅范圍為10-120μm，所述超聲振動(dòng)頭的振動(dòng)頻率為20khz±500hz。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明的內(nèi)孔表面的超聲噴丸強(qiáng)化裝置具有耗能小、節(jié)省空間、環(huán)境污染低、噴丸用量少以及對(duì)零件內(nèi)孔面的強(qiáng)化效果好的優(yōu)點(diǎn)。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明內(nèi)孔表面的超聲噴丸強(qiáng)化裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1
如圖1所示，該內(nèi)孔表面的超聲噴丸強(qiáng)化裝置包括蓋板6、工作臺(tái)3和超聲振動(dòng)頭1，待加工零件5上具有貫穿孔，工作臺(tái)3上設(shè)置有定位孔，超聲振動(dòng)頭1由機(jī)械手臂2夾持活動(dòng)安裝在定位孔中，機(jī)械手臂2夾持著超聲振動(dòng)頭1可沿著定位孔的軸線方向上下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)控制機(jī)械手臂2可改變超聲振動(dòng)頭1進(jìn)入貫穿孔的深度。超聲振動(dòng)頭1通過(guò)變幅桿與換能器連接，換能器與超聲波發(fā)生器電連接，超聲波發(fā)生器通電后產(chǎn)生15-40khz的高頻電振蕩信號(hào)發(fā)送給換能器，換能器將接收到的電振蕩信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻機(jī)械振動(dòng)，變幅桿將換能器輸出端的振動(dòng)幅值放大后傳遞給超聲振動(dòng)頭1，超聲振動(dòng)頭1輸出端的振動(dòng)幅值約在50-120μm，超聲振動(dòng)頭1的振動(dòng)頻率為20khz±500hz。工作臺(tái)3為板狀結(jié)構(gòu)，待加工零件5通過(guò)固定件固定在工作臺(tái)3上，待加工零件5的貫穿孔與定位孔對(duì)應(yīng)，超聲振動(dòng)頭1穿過(guò)定位孔后可從貫穿孔的下端口進(jìn)入貫穿孔內(nèi)，定位孔和貫穿孔均為圓形孔，定位孔與超聲振動(dòng)頭1殼體之間的間隙小于0.5mm，待加工零件5的貫穿孔的孔徑大于超聲振動(dòng)頭1殼體的外徑，貫穿孔與超聲振動(dòng)頭1殼體之間的間隙小于0.5mm。蓋板6通過(guò)螺釘固定在待加工零件5的上方，蓋板6用于阻擋在超聲噴丸強(qiáng)化裝置工作過(guò)程中從貫穿孔上端口飛濺出的噴丸4，通過(guò)蓋板6將貫穿孔的上端口封堵形成一個(gè)空心的腔體，由于腔體較小，因此只需放入少量噴丸4，在本實(shí)施例中，噴丸4的直徑大于傳統(tǒng)噴丸4的直徑，質(zhì)量也大于傳統(tǒng)噴丸4，噴丸4的直徑不小于0.5mm，噴丸4可選擇精密加工的噴丸，通?？蛇x用精密拋光的鑄鋼丸，高強(qiáng)度的鎢鋼丸，陶瓷丸等，對(duì)噴丸4進(jìn)行精密篩選，防止缺陷噴丸4沖擊材料表面產(chǎn)生損傷，因此超聲噴丸強(qiáng)化的零件其表面粗糙度更小，適用于對(duì)表面粗糙度要求較高的零件。
工作原理：根據(jù)零件貫穿孔的尺寸選擇合適尺寸的超聲振動(dòng)頭1，向腔體內(nèi)放入若干噴丸4，將蓋板6固定在待加工零件5的上方，給超聲波發(fā)生器供電，超聲波發(fā)生器產(chǎn)生15-40khz的高頻電振蕩信號(hào)發(fā)送給換能器，換能器將接收到的電振蕩信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻機(jī)械振動(dòng)，變幅桿將換能器輸出端的高頻機(jī)械振動(dòng)的振動(dòng)幅值放大后傳遞給超聲振動(dòng)頭1，噴丸4在超聲振動(dòng)頭1的沖擊下，噴丸4以較低的速度(一般在10m/s以內(nèi))向上運(yùn)動(dòng)，靠近貫穿孔孔壁的部分噴丸4在向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中直接撞擊貫穿孔的孔壁，還有部分噴丸4在碰到蓋板6后發(fā)生反彈撞擊貫穿孔的孔壁，這些與貫穿孔孔壁撞擊的噴丸4在貫穿孔的孔壁上產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，從而使貫穿孔的孔壁獲得均勻處理，提高工件的抗疲勞性能，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化零件貫穿孔孔壁的目的，由于噴丸4沖擊速度小，噴丸4的質(zhì)量高，且超聲噴丸強(qiáng)化裝置工作過(guò)程中噴丸4都被包圍在噴丸腔室內(nèi)，不會(huì)產(chǎn)生粉塵和噪音污染，此外，超聲噴丸設(shè)備小，功耗低，無(wú)需復(fù)雜的彈丸回收傳送設(shè)備，因此，其體積大大減小，可在較小的工作場(chǎng)所內(nèi)即可實(shí)施。
雖然，上文中已經(jīng)用一般性說(shuō)明及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之做一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。