CN102031543A - 对气密性不合格的起落架活塞杆进行镀铬层修复的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用超声纵弯椭圆装置对气密性不合格的起落架活塞杆进行镀铬层修复的加工方法，该加工方法属于材料的表面形变处理；本发明的加工方法采用球形金刚石与起落架活塞杆上的镀铬层表面接触，应用超声纵弯椭圆装置产生的超声频率的脉冲冲击类滚动挤压方式进行镀铬层裂纹密封，从而提高起落架活塞杆与外筒之间气密性。采用本发明方法能够在0.5～4.5μm深度的镀铬层发生塑性变形，从而使得镀铬层这一深度范围内的网状裂纹被封闭，达到阻断气体渗出通道的作用。同时，经过挤压后的镀铬层表面的表面粗糙度更小，表面光整性更好，也起到了提高起落架活塞杆镀铬层表面密封性的作用。本发明的加工方法能够适用于经气密测试不合格的或者使用一段时间后密封性降低的起落架活塞杆修复加工。

Description

对气密性不合格的起落架活塞杆进行镀铬层修复的加工方法

技术领域

本发明涉及一种对涂层材料的修复加工方法，更特别地说，是指一种采用超声纵弯椭圆装置对气密性不合格的起落架活塞杆进行镀铬层修复的加工方法。超声纵弯椭圆装置可以安装在普通车床、数控机床上，对起落架活塞杆上的镀铬层进行脉冲冲击类滚动挤压加工。

背景技术

飞机起落架是飞机起飞、着陆的不可缺少的器件，对飞机的安全性能起着十分重要的作用。飞机起落架承受磨擦的表面一般镀硬铬，以减小使用中的磨损，同时也可避免因长期裸露而锈蚀，以及避免一般情况下的划伤。生产以及使用过程中的“铬层冒汗”的现象，即起落架活塞杆在气密性测试中出现的镀铬层渗气现象，如下图6所示。镀铬的起落架活塞杆在气密测试时，气体分子在高压区内就形成进气点，低压区内即成为渗气点，进气点、暗道和渗气点连通起来即为整体的渗气通道，当高压区和低压区形成一定的压差时，气体分子就会沿着相互沟通的网状裂纹从高压区进入低压区，从而在距离密封圈一定距离内产生“铬层冒汗”现象。这一现象普遍出现在飞机起落架的活塞杆上，并且一直以来未得到彻底的解决。

镀铬层具有的网状裂纹(如图7A所示)是引起铬层渗气的根本原因。一般情况，在标准电镀铬工艺条件下，由于镀铬层有氧化物夹带，铬晶粒细，而且铬形成的氢化物不稳定，在电镀过程中或电镀之后转变为体心立方的铬，晶格转变时体积变小，因此在镀铬层中形成很高的内应力。镀铬层中的这种内应力多为张应力，它使镀层呈拉伸状态，当镀层厚度超过0.5μm时，它将超过金属的固有强度而使镀层产生裂纹，镀层厚度继续增大，则可能进一步使内应力加大、裂纹加宽。通常，标准电镀铬工艺条件下，镀铬层多存在裂纹网络。

起落架活塞杆一般都使用高强度钢制造，其生产周期很长、成本很高，如果因为表面镀铬层渗气而使零件报废，则会造成能源、人力和物力的极大浪费。以往生产中，采用过一些不损伤零件本体的封闭或挤压镀铬层裂纹的补救方法来减少或消除镀铬层渗气，如：

油槽除氢法(渗油)：即油除氢过程，在除氢的同时堵塞铬层的网状裂纹。该方法可以较明显的减少渗气现象，但维持时间有限，受环境影响较大，温度升高就会失效。

涂注法：以环氧树脂、水玻璃、蜡等涂注铬层，涂注时加一定压力。该方法一般能达到不渗气的目的，但环境温度一旦升高即失效。

液体喷砂法(液体抛光法)：以金刚砂和水混合成砂浆，用压缩空气作动力，经喷枪加速后撞击铬层表面。

采用“液体抛光”法处理的渗气的起落架镀铬层，借助液体薄膜的作用，在提高零件疲劳强度、封闭铬层网纹同时，提高表面光洁度。但是，该方法造成的金属表层塑性变形不大，改善表面光洁度的能力有限，如需较高表面光洁度，则还需增加额外工艺，而且加工过程复杂，设备复杂，效率较低。

涂底漆法：即以防锈底漆涂覆铬层表面，填塞铬层微裂纹，此方法仅在一定程度上可减少渗气。

退铬返修法：直接将渗气的活塞杆或者经补救处理后仍渗气的活塞杆退铬，重新镀铬。退铬返修，消耗人力、物力，而且高强钢活塞杆多次返修很易造成材料报废。

发明内容

本发明的目的是提出一种采用超声纵弯椭圆装置对气密性不合格的起落架活塞杆进行镀铬层修复的加工方法，该加工方法借助超声椭圆振动挤压工艺技术，对飞机起落架活塞杆镀铬层进行超声椭圆振动挤压加工，使镀铬层表面金属发生塑性变形，从而封闭或者消除在电镀工艺过程中形成的网络状裂纹，以此阻断高压气体从密封腔内渗出密封腔外的通道，解决飞机起落架高压密封腔的渗气问题。

本发明中采用的纵弯型超声椭圆振动挤压装置提供了超声频率的脉冲冲击类滚动挤压方式，球形金刚石以相对飞机起落架活塞杆的镀铬层表面为类滚动的运动方式，脉冲冲击其表面，使镀铬层所受挤压力为脉冲型力，镀铬层的局部部位在这种幅值很大的力的作用下，发生自表面向下深度约为0.5～4.5μm的塑性变形。在这一深度范围内，镀铬层材料内部存在的裂纹，在材料的塑性流动下发生变化，一部分裂纹消失，一部分裂纹被挤压的变的很窄；而在镀铬层表面，材料的塑性流动则使得材料覆盖住了裂纹。这样就达到阻断气体渗出的通道的作用。本发明的加工方法能够适用于经气密测试不合格的或者使用一段时间后密封性降低的起落架活塞杆在经受这种纵弯超声椭圆振动挤压后，由于上述原理，其密封性得到提高，漏率降低。同时，经过挤压后的镀铬层表面的表面粗糙度更小，表面光整形更好，也起到了提高起落架活塞杆镀铬层表面密封性的作用。

本发明的一种对气密性不合格的起落架活塞杆进行镀铬层修复的加工方法，其特征在于包括有下列具体的修复步骤：

(A)将经过气密测试后不合格的起落架活塞杆装卡在车床的卡盘上，并采用千分表测量工具对装卡后的起落架活塞杆的轴向同轴度和周向圆跳动进行测量，保证在0.02mm以内；

(B)将超声纵弯椭圆装置安装在车床拖板箱的刀架上，并调节超声纵弯椭圆装置的变幅杆端部的球形金刚石与起落架活塞杆之间的高度，保证球形金刚石挤压头与起落架活塞杆表面接触；

(C)准备挤压加工中所需要使用润滑冷却液，润滑冷却液的作用主要是在球形金刚石和起落架活塞杆镀铬层表面之间构成液体膜以减小二者之间的摩擦，同时降低球形金刚石的温度，延长球形金刚石的使用寿命；

(D)设置超声纵弯椭圆装置的加工参数，纵向和弯曲振动的超声椭圆振动的频率均为20～21.5kHz，纵向和弯曲振动的相位差为180°～200°，纵向振动的超声振动的振幅为0.003mm，弯曲振动的超声振动的振幅为0.002mm；从而保证球形金刚石以相对飞机起落架活塞杆的镀铬层表面为采用类滚动挤压方式，脉冲冲击其表面，使镀铬层所受挤压力为脉冲型力，镀铬层的局部部位在这种幅值很大的力的作用下，发生自表面向下深度约为0.5～4.5μm的范围内发生塑性变形；

(E)设置车床的加工参数，根据起落架活塞杆的结构特点和镀铬层的材料特性，取静水压力为200～400N，车床拖板箱的进给量为4～20毫米/分钟；在所述静水压力下，能够保证活塞杆镀铬层表面的塑性变形充分性；在所述车床拖板箱的进给量的条件下，能够保证加工的连续性和加工后活塞杆镀铬层表面的表面质量；

(F)启动加工直至完成起落架活塞杆的镀铬表面的挤压修复。

本发明对气密性不合格的起落架活塞杆进行镀铬层修复的加工方法具有如下的优点：(1)利用球形金刚石与起落架活塞杆的接触，并在接触面上进行脉冲冲击类滚动挤压方式进行镀层表面的修复，该修复的方法能够对使用过的起落架活塞杆进行修复，修复时间短、成本小，延长了起落架活塞杆的使用寿命。(2)对出厂前因气密性不合格的起落架活塞杆产品进行修复，减少了产品返工率及报废率，降低了起落架活塞杆的生产成本。(3)可以利用现有加工起落架活塞杆的车床，仅在车床的刀架上安装纵弯型超声椭圆振动挤压装置，便实现了对气密性不合格起落架活塞杆表面镀铬层的修复，避免了设备改造或更新的时间和成本的消耗，降低了起落架活塞杆的生产成本，并扩大了车床的用途。(4)修复过程中，采用类滚动挤压方式，使得对球形金刚石与活塞杆之间的位置精度要求降低，修复工艺操作简单、可控。(5)仅通过在车床的控制单元中设置加工参数，利用纵弯型超声椭圆振动挤压装置产生的由纵向和弯曲振动合成的超声椭圆振动，使镀铬层表面发生塑性变形，封闭或去除了镀层从表面至深度约为0.5～4.5μm处的裂纹。

附图说明

图1是本发明超声椭圆振动挤压加工装置的结构图。

图1A是本发明超声椭圆振动挤压加工装置的另一视角结构图。

图1B是未装配基座、前盖板和后盖板的本发明基于双激励纵弯椭圆换能器的超声椭圆振动挤压加工装置的结构图。

图1C是本发明振动组件的结构图。

图2是本发明壳体组件中前盖板的结构图。

图2A是本发明壳体组件中后盖板的结构图。

图2B是本发明壳体组件中基座的结构图。

图3是本发明振动组件的分解图。

图3A是本发明变幅杆的A-A视图。

图4是本发明滑动组件的分解图。

图4A是本发明刀套的另一视角结构图。

图5是本发明压力组件的分解图。

图5A是本发明B压盖的另一视角结构图。

图6是传统气密性测试的原理图。

图7A是具有网状裂纹的镀铬层的表面显微镜照片。

图7B是采用本发明的修复方法后的镀铬层的表面显微镜照片。

图7C是采用本发明的修复方法挤压前后的镀铬层的表面粗糙度的测量对比图。

图8A是采用本发明的修复方法进行的加工示意图。

图8B是金刚石沿起落架活塞杆镀铬层表面的进给运动图。

图8C是起落架活塞杆零件的回转运动方向图。

图9是气密性检验不合格的起落架活塞杆采用本发明的修复方法后镀铬层的断面的扫描电镜照片。

图中：     1.壳体组件     11.前盖板    111.X通孔    112.A通孔

12.后盖板  121.A沉头孔    122.B沉头孔  123.C通孔    124.B通孔

13.基座    131.连接端     132.后端面   133.A螺纹孔  134.切口

135.前端面 2.振动组件     21.变幅杆    211.B螺纹孔  212.长槽

213.A凹槽  214.H通孔      215.B凹槽    216.圆孔     21a.输出端

22.A圆柱   221.E通孔      23.B圆柱     231.D通孔    24.长螺钉

241.螺纹端 25.夹紧件      251.B螺钉    252.螺母     26.A振动激励源

261.F通孔  27.B振动激励源              271.G通孔    3.滑动组件

31.刀套    311.C凹槽      312.C沉头孔  313.后端面   314.C螺纹孔

315.前端面 316.中心通孔   317.圆柱体   32.密封圈    33.A限位套

34.直线滑动轴承           35.B限位套   4.压力组件   41.压力传感器

411.B凹腔  412.I通孔      413.B凸台    42.弹簧      43.A压盖

431.Y通孔  432.D螺纹孔    433.环体     434.凸块     44.弹簧心轴

441.螺纹端 45.B压盖       451.A凹腔    452.A凸台    5.刀具

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

参见图1、图1A、图1B、图1C所示，本发明的一种基于双激励纵弯椭圆换能器的超声椭圆振动挤压加工装置，其包括有壳体组件1、振动组件2、滑动组件3和压力组件4。

一、壳体组件

参见图1、图1A、图2、图2A、图2B所示，该壳体组件1包括有前盖板11、后盖板12和基座13。

前盖板11上设有X通孔111和A通孔112，且A通孔112设在前盖板11的中心位置，A通孔112用于变幅杆21的输出端21a穿过。X通孔111设在A通孔112的四周，X通孔111用于与基座13的前端面135上设有的螺纹孔配合，通过螺钉穿过该X通孔111后螺纹连接在前端面135上的螺纹孔内，从而实现前盖板11与基座13的前端面135的安装。

后盖板12上设有A沉头孔121、B沉头孔122、C通孔123和B通孔124，A沉头孔121设计在后盖板12的边缘，B沉头孔122设计在后盖板12的中间部位。A沉头孔121用于与基座13的后端面132上设有的A螺纹孔133配合，通过螺钉穿过该A沉头孔121后螺纹连接在A螺纹孔133内，从而实现后盖板12安装在基座13的后端面132上。B沉头孔122用于与压力传感器41上的I通孔412配合，然后通过螺钉实现将压力传感器41安装在后盖板12上。C通孔123用于B振动激励源27和A振动激励源26的电源线穿过。B通孔124用于压力传感器41的信号线和电源线穿过。

基座13的外部为八边形，基座13的内部为带有切口134的圆筒结构，基座13的外部设有连接端131，该连接端131安装在机床的四方刀架上，本发明的超声椭圆振动挤压加工装置通过连接端131实现与机床的连接。基座13的后端面132上均匀设有A螺纹孔133，该A螺纹孔133与A沉头孔121配合，然后通过螺钉实现将后盖板12安装在基座13上。切口134内卡合有A压盖43的凸块434(如图5所示)。

二、振动组件

参见图1、图1A、图1C、图3、图3A所示，该振动组件2包括有变幅杆21、A圆柱22、B圆柱23、长螺钉24、夹紧件25、A振动激励源26和B振动激励源27，振动组件2沿纵向中心线顺次布局为B圆柱23、A振动激励源26、A圆柱22、B振动激励源27和变幅杆21。

变幅杆21为阶梯形变幅杆，变幅杆21的输出端21a上设有圆孔216、长槽212、A凹槽213、B凹槽215和H通孔214。圆孔216、长槽212沿纵向中心线开设，A凹槽213、B凹槽215对称设在输出端21a的圆面上，A凹槽213与B凹槽215之间设有H通孔214，A凹槽213、B凹槽215与长槽212平行，H通孔214与长槽212垂直。圆孔216内放置有刀具5，对刀具5的夹紧采用B螺钉251穿过H通孔214后连接上螺母252实现。B螺钉251的端部置于B凹槽215内，螺母252置于A凹槽213内。

A圆柱22的中心设有E通孔221。

B圆柱23的中心设有D通孔231。

长螺钉24的螺纹端241顺次穿过D通孔231、F通孔261、E通孔221、G通孔271后连接在B螺纹孔211上。本发明采用长螺钉24将振动组件2组合成一个整体，其装配方式简单。

夹紧件25包括有B螺钉251和螺母252，B螺钉251与螺母252的配合使得长槽212的缝隙减小，从而达到夹紧刀具5的目的。本发明采用夹紧件25安装刀具5，在更换和调节刀具5时更加方便。

A振动激励源26的中心有F通孔261。

B振动激励源27的中心有G通孔271。

在本发明中，B振动激励源27选用型号PZT-8压电陶瓷圆环片，A振动激励源26选用型号PZT-8压电陶瓷半圆环片，其外径都为45mm，内径15mm，厚度5mm。该B振动激励源27和A振动激励源26采用每两片铜片之间用环氧树脂粘接有压电陶瓷环片(两半圆环片组成一个压电陶瓷环片)。相互垂直的两路高频振动(一路为纵向振动，一路为弯曲振动，纵向振动由B振动激励源27提供驱动源，弯曲振动由A振动激励源26提供驱动源)使刀具5的刀尖处合成一个椭圆振动，工作频率范围为15kHz～25kHz。

本发明B振动激励源27和A振动激励源26能够分别提供给变幅杆21的功率为30W～100W。

三、滑动组件

参见图1、图1A、图1B、图4、图4A所示，该滑动组件3包括有刀套31、密封圈32、A限位套33、直线滑动轴承34和B限位套35。刀套31的外圆面上从安装有B限位套35、直线滑动轴承34和A限位套33，直线滑动轴承34置于A限位套33与B限位套35之间。

刀套31为中空圆柱结构，刀套31的中心设有中心通孔316，刀套31的圆柱体317上均匀设有多个C沉头孔312，刀套31的前端面315的内环上开有C凹槽311，刀套31的后端面313上均匀设有C螺纹孔314。

中心通孔316用于放置振动组件2，且通过螺钉穿过C沉头孔312顶紧在B圆柱23、变幅杆21上实现振动组件2与刀套31的安装。

C凹槽311内安装有密封圈32。在振动组件2置于中心通孔316内后，振动组件2的变幅杆21的输出端21a伸出中心通孔316后用密封圈32实现定位和密封装配。

C螺纹孔314与压力组件4中的A压盖43上的Y通孔431配合，通过螺钉实现A压盖43安装在刀套31的后端面313上。

四、压力组件

参见图1、图1A、图1B、图5、图5A所示，该压力组件4包括有压力传感器41、弹簧42、A压盖43、弹簧心轴44和B压盖45。

A压盖43的中心设有D螺纹孔432，该D螺纹孔432内安装有弹簧心轴44的螺纹端441；A压盖43上均匀设有四个Y通孔431，该Y通孔431与C螺纹孔314(设在刀套31的后端面313上)的配合，通过螺钉实现A压盖43安装在刀套31的后端面313上；A压盖43的环体433上设有凸块434，该凸块434卡合在基座13的切口134中，该凸块434能够实现A压盖43与基座13的定位，并且能够防止滑动组件3在旋转时的错位。

B压盖45的一端设有A凸台452，该A凸台452用于套接弹簧42的一端；B压盖45的另一端设有A凹腔451，该A凹腔451用于放置压力传感器41的B凸台413。

压力传感器41通过I通孔412与B沉头孔122(设在后盖板12上)的配合，通过螺栓实现压力传感器41安装在后盖板12上。压力传感器41的B凹腔411用于放置B压盖45，且压力传感器41的B凸台413与A凹腔451配合，B压盖45的A凸台452上套接弹簧42的一端，弹簧心轴44穿过弹簧42后螺纹连接在A压盖43上，弹簧42的另一端与A压盖43接触。

本发明的一种基于双激励纵弯椭圆换能器的超声椭圆振动挤压加工装置，该装置能够适合在精密或超精密车床上安装，使用非常方便，只需要将该装置通过基座13的连接端131固定在车床的四方刀架上即可使用。工作过程是：首先将本发明装置在车床上进行对刀，调整到最终安装位置后再将该装置安装固定在车床的四方刀架上，下一步进行椭圆振动调整工作，即打开超声激励电源，根据挤压工艺的需要，调整激振频率和激励电压，使刀具处在最恰当的振动状态，即使刀具与工件在接触点处的速度大小相等，方向相同。另外，该超声激励电源的振动控制系统具有自动控制功能，可根据工艺要求预设置，实际工作过程中，用户只需细微调整即可；最后，根据工艺要求，设定工作参数，如挤压速度、挤压深度、进给量，即可开始进行精密或超精密表面光整加工。

本发明的一种基于双激励纵弯椭圆换能器的超声椭圆振动挤压加工装置是一种由超声振动组件、滑动组件、压力组件和壳体组件装配而成的，需用双路超声电源激励的，适用于多种车床的加工工具。该装置能在确保较好加工质量的前提下，大幅提高刀具寿命，降低加工成本，且工作稳定可靠，装卡拆卸极为方便，易于实现通用化。

本发明对气密性不合格的起落架活塞杆进行镀铬层修复的加工方法包括有下列具体的修复步骤：

(A)将经过气密测试后不合格的起落架活塞杆装卡在车床的卡盘上(如图8A所示)，并采用千分表测量工具对装卡后的起落架活塞杆的轴向同轴度和周向圆跳动进行测量，保证在0.02mm以内；

(B)将超声纵弯椭圆装置安装在车床拖板箱的刀架上，并调节超声纵弯椭圆装置的变幅杆端部的球形金刚石与起落架活塞杆之间的高度，保证球形金刚石挤压头与起落架活塞杆表面接触；

(C)准备挤压加工中所需要使用润滑冷却液，一般情况下应使用流动性好、粘度低的水性或者油性润滑液，以油性润滑液为佳。润滑冷却液的作用主要是在球形金刚石和起落架活塞杆镀铬层表面之间构成液体膜以减小二者之间的摩擦，同时降低球形金刚石的温度，延长球形金刚石的使用寿命；

(D)设置超声纵弯椭圆装置的加工参数，纵向和弯曲振动的超声椭圆振动的频率均为20000～21500Hz(赫兹)，纵向和弯曲振动的相位差为180°～200°，纵向振动的超声振动的振幅为0.003mm，弯曲振动的超声振动的振幅为0.002mm；从而保证球形金刚石以相对飞机起落架活塞杆的镀铬层表面为采用类滚动挤压方式，脉冲冲击其表面，使镀铬层所受挤压力为脉冲型力，镀铬层的局部部位在这种幅值很大的力的作用下，发生自表面向下深度约为0.5～4.5μm的范围内发生塑性变形。

(E)设置车床的加工参数，根据起落架活塞杆的结构特点和镀铬层的材料特性，取静水压力为200～400N(牛顿)，车床拖板箱的进给量为4～20毫米/分钟。在所述静水压力下，能够保证活塞杆镀铬层表面的塑性变形充分性。在所述车床拖板箱的进给量的条件下，能够保证加工的连续性和加工后活塞杆镀铬层表面的表面质量。

(F)启动加工直至完成起落架活塞杆的镀铬表面的挤压修复，起落架活塞杆零件的回转运动方向如图8C所示，金刚石沿起落架活塞杆镀铬层表面的进给运动如图8B所示。

参见图8A所示，采用本发明的修复加工方法对使用3个月的XX型号的飞机起落架活塞杆进行修复。在步骤(D)、步骤(E)的参数条件下，进行修复后的镀铬层的断面如图9所示，图中，自表面向下深度约为0.5～4.5μm的塑性变形使得裂纹在超声纵弯椭圆装置的变幅杆端部的球形金刚石提供的挤压条件下变狭和去除，从而修复了镀铬表面。

气密性验证：

气密性的测试条件：参见图6所示，在保压时间为3小时、密封腔气压为15MPa的气密测试中，挤压前活塞杆的漏率为0.2793×10^-4Pa·m³/s；而经过超声椭圆振动挤压后，在保压时间为3小时、密封腔气压为15MPa的气密测试中，挤压后活塞杆的漏率为0.1251×10^-7Pa·m³/s。

起落架活塞杆镀铬层表面经超声椭圆振动挤压后的表面形貌如图7B所示，使用英国Taylor Hobson表面轮廓仪测量的挤压前后的镀铬层表面轮廓如图7C所示。起落架活塞杆镀铬层表面在挤压前的表面粗糙度为0.5366微米，经过超声椭圆振动挤压后，其表面粗糙度降为0.1302微米，挤压后的活塞杆镀铬层表面的表面粗糙度大为降低。

起落架活塞杆镀铬层表面经超声椭圆振动挤压后的表面裂纹的变化的扫描电镜照片如下图9所示。图中，采用超声频率的脉冲冲击类滚动挤压方式，球形金刚石以相对飞机起落架活塞杆的镀铬层表面为类滚动的运动方式，脉冲冲击其表面，使镀铬层所受挤压力为脉冲型力，镀铬层的局部部位在这种幅值很大的力的作用下，发生自表面向下深度约为0.5～4.5μm的塑性变形，使得在0.5～4.5μm的深度无裂纹存在。在这一深度范围内，镀铬层材料内部存在的裂纹，在材料的塑性流动下发生变化，一部分裂纹消失，一部分裂纹被挤压的变的很窄；而在镀铬层表面，材料的塑性流动则使得材料覆盖住了裂纹。这样就达到阻断气体渗出通道的作用。本发明的加工方法能够适用于经气密测试不合格的或者使用一段时间后密封性降低的起落架活塞杆在经受这种纵弯超声椭圆振动挤压后，由于上述原理，其密封性得到提高，漏率降低。同时，经过挤压后的镀铬层表面的表面粗糙度更小，表面光整形更好，也起到了提高起落架活塞杆镀铬层表面密封性的作用。

本发明将纵弯型超声椭圆振动挤压装置与车床相结合进行表面镀层气密性的修复，尤其针对飞机起落架的活塞杆镀铬层渗气问题，采用可以应用于普通车床和数控机床，能够有效降低挤压力、有效延长球形金刚石的寿命、有效增大材料塑性变形、并可应用于薄壁类零件和细长类零件的超声椭圆振动挤压工艺方法，使飞机起落架活塞杆的镀铬层经过超声椭圆振动挤压后，镀铬层自表面向下发生深度约为0.5～4.5μm的塑性变形，从而封闭或去除了表面下这一深度范围内的裂纹网络，达到阻止渗气的目的。

Claims (6)

1.一种对气密性不合格的起落架活塞杆进行镀铬层修复的加工方法，其特征在于包括有下列具体的修复步骤：

(A)将经过气密测试后不合格的起落架活塞杆装卡在车床的卡盘上，并采用千分表测量工具对装卡后的起落架活塞杆的轴向同轴度和周向圆跳动进行测量，保证在0.02mm以内；

(B)将超声纵弯椭圆装置安装在车床拖板箱的刀架上，并调节超声纵弯椭圆装置的变幅杆端部的球形金刚石与起落架活塞杆之间的高度，保证球形金刚石挤压头与起落架活塞杆表面接触；

(C)准备挤压加工中所需要使用润滑冷却液，润滑冷却液的作用主要是在球形金刚石和起落架活塞杆镀铬层表面之间构成液体膜以减小二者之间的摩擦，同时降低球形金刚石的温度，延长球形金刚石的使用寿命；

(D)设置超声纵弯椭圆装置的加工参数，纵向和弯曲振动的超声椭圆振动的频率均为20～21.5kHz，纵向和弯曲振动的相位差为180°～200°，纵向振动的超声振动的振幅为0.003mm，弯曲振动的超声振动的振幅为0.002mm；从而保证球形金刚石以相对飞机起落架活塞杆的镀铬层表面为采用类滚动挤压方式，脉冲冲击其表面，使镀铬层所受挤压力为脉冲型力，镀铬层的局部部位在这种幅值很大的力的作用下，发生自表面向下深度约为0.5～4.5μm的范围内发生塑性变形；

(E)设置车床的加工参数，根据起落架活塞杆的结构特点和镀铬层的材料特性，取静水压力为200～400N，车床拖板箱的进给量为4～20毫米/分钟；在所述静水压力下，能够保证活塞杆镀铬层表面的塑性变形充分性；在所述车床拖板箱的进给量的条件下，能够保证加工的连续性和加工后活塞杆镀铬层表面的表面质量；

(F)启动加工直至完成起落架活塞杆的镀铬表面的挤压修复。

2.根据权利要求1所述的一种对气密性不合格的起落架活塞杆进行镀铬层修复的加工方法，其特征在于：所述的超声纵弯椭圆装置包括有壳体组件(1)、振动组件(2)、滑动组件(3)和压力组件(4)；

该壳体组件(1)包括有前盖板(11)、后盖板(12)和基座(13)；

该振动组件(2)包括有变幅杆(21)、A圆柱(22)、B圆柱(23)、长螺钉(24)、夹紧件(25)、A振动激励源(26)和B振动激励源(27)，振动组件(2)沿纵向中心线顺次布局为B圆柱(23)、A振动激励源(26)、A圆柱(22)、B振动激励源(27)和变幅杆(21)；A振动激励源(26)的中心有F通孔(261)；B振动激励源(27)的中心有G通孔(271)；

该滑动组件(3)包括有刀套(31)、密封圈(32)、A限位套(33)、直线滑动轴承(34)和B限位套(35)；刀套(31)的外圆面上从安装有B限位套(35)、直线滑动轴承(34)和A限位套(33)，直线滑动轴承(34)置于A限位套(33)与B限位套(35)之间；

该压力组件(4)包括有压力传感器(41)、弹簧(42)、A压盖(43)、弹簧心轴(44)和B压盖(45)；

该前盖板(11)上设有X通孔(111)和A通孔(112)，且A通孔(112)设在前盖板(11)的中心位置，A通孔(112)用于变幅杆(21)的输出端(21a)穿过；X通孔(111)设在A通孔(112)的四周，X通孔(111)用于与基座(13)的前端面(135)上设有的螺纹孔配合实现前盖板(11)与基座(13)的前端面(135)的安装；

该后盖板(12)上设有A沉头孔(121)、B沉头孔(122)、C通孔(123)和B通孔(124)，A沉头孔(121)设计在后盖板(12)的边缘，B沉头孔(122)设计在后盖板(12)的中间部位；A沉头孔(121)用于与基座(13)的后端面(132)上设有的A螺纹孔(133)配合实现后盖板(12)安装在基座(13)的后端面(132)上；B沉头孔(122)用于与压力传感器(41)上的I通孔(412)配合，然后通过螺钉实现将压力传感器(41)安装在后盖板(12)上；C通孔(123)用于B振动激励源(27)和A振动激励源(26)的电源线穿过；B通孔(124)用于压力传感器(41)的信号线和电源线穿过；

该基座(13)的外部为八边形，基座(13)的内部为带有切口(134)的圆筒结构，基座(13)的外部设有连接端(131)，该连接端(131)安装在机床的四方刀架上，所述的超声椭圆振动挤压加工装置通过连接端(131)实现与机床的连接；基座(13)的后端面(132)上均匀设有A螺纹孔(133)，该A螺纹孔(133)与A沉头孔(121)配合，然后通过螺钉实现将后盖板(12)安装在基座(13)上；切口(134)内卡合有A压盖(43)的凸块(434)；

该变幅杆(21)为阶梯形变幅杆，变幅杆(21)的输出端(21a)上设有圆孔(216)、长槽(212)、A凹槽(213)、B凹槽(215)和H通孔(214)；圆孔(216)、长槽(212)沿纵向中心线开设，A凹槽(213)、B凹槽(215)对称设在输出端(21a)的圆面上，A凹槽(213)与B凹槽(215)之间设有H通孔(214)，A凹槽(213)、B凹槽(215)与长槽(212)平行，H通孔(214)与长槽(212)垂直；圆孔(216)内放置有刀具(5)，对刀具(5)的夹紧采用B螺钉(251)穿过H通孔(214)后连接上螺母(252)实现；B螺钉(251)的端部置于B凹槽(215)内，螺母(252)置于A凹槽(213)内；

该A圆柱(22)的中心设有E通孔(221)；

该B圆柱(23)的中心设有D通孔(231)；

该长螺钉(24)的螺纹端(241)顺次穿过D通孔(231)、F通孔(26)1、E通孔(221)、G通孔(271)后连接在变幅杆(21)的B螺纹孔(211)上；

该夹紧件(25)包括有B螺钉(251)和螺母(252)，B螺钉(251)与螺母(252)的配合使得长槽(212)的缝隙减小，从而达到夹紧刀具(5)的目的；

该刀套(31)为中空圆柱结构，刀套(31)的中心设有中心通孔(316)，刀套(31)的圆柱体(317)上均匀设有多个C沉头孔(312)，刀套(31)的前端面(315)的内环上开有C凹槽(311)，刀套(31)的后端面(313)上均匀设有C螺纹孔(314)；

该中心通孔(316)用于放置振动组件(2)，且通过螺钉穿过C沉头孔(312)顶紧在B圆柱(23)、变幅杆(2)1上实现振动组件(2)与刀套(31)的安装；

该C凹槽(311)内安装有密封圈(32)；在振动组件(2)置于中心通孔(316)内后，振动组件(2)的变幅杆(21)的输出端(21a)伸出中心通孔(316)后用密封圈(32)实现定位和密封装配；

该C螺纹孔(314)与压力组件(4)中的A压盖(43)上的Y通孔(431)配合，通过螺钉实现A压盖(43)安装在刀套(31)的后端面(313)上；

该A压盖(43)的中心设有D螺纹孔(432)，该D螺纹孔(432)内安装有弹簧心轴(44)的螺纹端(441)；A压盖(43)上均匀设有四个Y通孔(431)，该Y通孔(431)与C螺纹孔(314)的配合实现A压盖(43)安装在刀套(31)的后端面(313)上；A压盖(43)的环体(433)上设有凸块(434)，该凸块(434)卡合在基座(13)的切口(134)中，该凸块(434)能够实现A压盖(43)与基座(13)的定位；

该B压盖(45)的一端设有A凸台(452)，该A凸台(452)用于套接弹簧(42)的一端；B压盖(45)的另一端设有A凹腔(451)，该A凹腔(451)用于放置压力传感器(41)的B凸台(413)；

该压力传感器(41)通过I通孔(412)与B沉头孔(122)的配合实现压力传感器(41)安装在后盖板(12)上；压力传感器(41)的B凹腔(411)用于放置B压盖(45)，且压力传感器(41)的B凸台(413)与A凹腔(451)配合，B压盖(45)的A凸台(452)上套接弹簧(42)的一端，弹簧心轴(44)穿过弹簧(42)后螺纹连接在A压盖(43)上，弹簧(42)的另一端与A压盖(43)接触。

3.根据权利要求2所述的一种对气密性不合格的起落架活塞杆进行镀铬层修复的加工方法，其特征在于：所述的超声纵弯椭圆装置中A振动激励源(26)和B振动激励源(27)产生相互垂直的两路高频振动使刀具(5)的刀尖处合成一个椭圆振动，工作频率范围为15kHz～25kHz。

4.根据权利要求2所述的一种对气密性不合格的起落架活塞杆进行镀铬层修复的加工方法，其特征在于：所述的超声纵弯椭圆装置中B振动激励源(27)和A振动激励源(26)能够分别提供给变幅杆(21)的功率为30W～100W。

5.根据权利要求2所述的一种对气密性不合格的起落架活塞杆进行镀铬层修复的加工方法，其特征在于：所述的超声纵弯椭圆装置中B振动激励源(27)选用型号PZT-8压电陶瓷圆环片，A振动激励源(26)选用型号PZT-8压电陶瓷半圆环片，其外径都为45mm，内径15mm，厚度5mm。

6.根据权利要求1所述的一种对气密性不合格的起落架活塞杆进行镀铬层修复的加工方法，其特征在于：经所述的超声纵弯椭圆装置进行振动挤压后，在保压时间为3小时、密封腔气压为15MPa的气密测试中，挤压后活塞杆的漏率为0.1251×10^-7Pa·m³/s。

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