CN104673972B - 一种射流喷丸装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种射流喷丸装置，包括出口连接有气泡发生装置和压力表的供水装置及密封室，供水装置的出口连通密封室，前喷嘴安装在密封室上端的面通孔中，后喷嘴通过支撑体安装在密封室下端面的通孔中，前喷嘴与后喷嘴形成射流间隙S，调整螺母通过后喷嘴外表面的螺纹将后喷嘴与支撑体连接，并由锁紧螺母将后喷嘴与调整螺母锁定，由升降装置驱动的工件同轴地设置在由前喷嘴和后喷嘴组成的通孔中。本发明的射流喷丸装置，试样安装简便，通过调节供液压力P、锥面间隙S和升降速度V，能方便的对零件表面进行不同程度的射流喷丸，其喷丸效果和效率以及喷丸后的表面光洁度明显高于传统的喷丸装置，适宜于长轴类零件的快速喷丸和强化。

Description

一种射流喷丸装置
技术领域
本发明具体涉及一种用于轴类零件表面强化的高压锥面射流喷丸装置，能实现不同的喷射间隙和进给速度，对轴类零件表面进行射流喷丸强化以提高其机械性能，属于材料工程中的表面强化技术领域。
背景技术
航空和汽车产业需要高性能抗疲劳材料，表面压缩残余应力的引入能有效提高金属材料的抗疲劳性。空化射流喷丸的基本原理是将携带巨大能量的高压水以某种特定的方式高速喷射到金属材料表面上，使材料表层产生硬化层，得到理想的组织结构和残余压应力的分布，从而达到提高零构件在交变载荷下的疲劳强度和抗应力腐蚀的能力。由于在撞击材料表面过程中形成硬化和压缩残余应力的存在，尤其是撞击过程没有涉及到固体的碰撞，因此射流喷丸表面比喷丸处理的表面更加光滑。
目前，国内一些专利已经涉及到这种射流喷丸装置：CN201010224321.1专利公开乳化液射流金属表面改性方法；CN200710097845.7公开一种利用高压水射流进行表面强化的工艺方法；CN200710104470.2公开一种通气式喷嘴和可调式空化水喷丸方法；CN200420019126.5公开了一种液体喷丸机。以上专利公布的射流喷丸装置均采用小孔式射流喷嘴，主要的流体介质为乳化液、油液或水。由于小孔喷嘴的直径不易调节，射流产生的喷丸面积较小，效率较低，且喷丸表面的压缩残余应力分布不均匀，对提高金属表面疲劳强度的能力非常有限。
发明内容
本发明克服了上述射流喷丸装置存在的缺陷，提供了一种用于轴类零件表面强化的高压锥面射流喷丸装置，该装置由恒压变频设备提供高压液体，利用大型圆锥面喷嘴产生高冲击力高速射流，并且通过变频器控制供水压力以及通过螺纹副调节圆锥面间隙以控制射流速度，能对轴类金属材料表面进行不同空化程度的射流喷丸强化。
为达到上述目的，本发明所采用的具体技术方案是：
一种射流喷丸装置，包括出口连接有气泡发生装置和压力表的供水装置，还包括上下端面开设有同轴通孔的箱型密封室，所述供水装置的出口连通所述密封室的密封腔，管状前喷嘴安装在所述密封室上端的面通孔中，管状后喷嘴通过支撑体安装在所述密封室下端面的通孔中，所述前喷嘴向下伸入所述密封室的密封腔内并与向上伸入所述密封室的密封腔内的所述后喷嘴形成射流间隙S，调整螺母通过所述后喷嘴外表面的螺纹将所述后喷嘴与所述支撑体连接，并由锁紧螺母将所述后喷嘴与所述调整螺母锁定，由升降装置驱动的工件同轴地设置在由所述前喷嘴和所述后喷嘴组成的通孔中。
进一步，所述前喷嘴与所述后喷嘴的射流间隙S为圆锥形间隙。例如所述前喷嘴与所述后喷嘴之间可以为倒锥形配合，也可以为正锥形配合。
进一步，还包括设置在所述后喷嘴下方的储水箱，所述供水装置的进口与所述储水箱连通。
进一步，通过所述调整螺母可以调整所述射流间隙S，其最佳间隙为0.2毫米。
进一步，所述升降装置为匀速升降装置，其喷丸时的速度V最好限制在1mm/s至10mm/s。
进一步，所述前喷嘴与所述密封室的配合面和所述支撑体与所述密封室的配合面上设置有第一密封圈，所述支撑体与所述后喷嘴的配合面上设置有第二密封圈。
本发明的优点和有益效果是：
本发明所提供的用于轴类零件表面强化的高压锥面射流喷丸装置，试样安装简便，通过调节供液压力P、锥面间隙S和升降速度V，能方便的对轴类零件表面进行不同程度的射流喷丸强化，其喷丸效果和效率以及喷丸后的表面光洁度明显高于传统的喷丸装置，适宜于长轴类零件的快速喷丸和强化。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中：1.为升降装置、2.为工件、3.为前喷嘴、4.为第一密封圈、5.为密封室、6.为支撑体、7.为第二密封圈、8.为后喷嘴、9.为调整螺母、10.为锁紧螺母、11.为排水出口、12.为储水箱、13.为供水装置、14.为气泡发生装置、15.为压力表、16.为供水入口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，一种射流喷丸装置，包括出口连接有气泡发生装置14和压力表15的供水装置13，所述供水装置13为五台立式泵的变频恒压供水设备5DRL12-18，其最高供水压力为15MPa，还包括上下端面开设有同轴通孔的箱型密封室5，所述密封室为304不锈钢，当然也可以为其它材料，如碳钢、高强度塑料等等，所述供水装置13的出口连通所述密封室5的密封腔，管状前喷嘴3通过螺钉及垫片安装在所述密封室5上端面的通孔中，管状后喷嘴8通过支撑体6安装在所述密封室5下端面的通孔中，所述前喷嘴3向下伸入所述密封室5的密封腔内并与向上伸入所述密封室5的密封腔内的所述后喷嘴8形成射流间隙S，调整螺母9通过所述后喷嘴8外表面的螺纹将所述后喷嘴8与所述支撑体6连接，并由锁紧螺母10将所述后喷嘴8与所述调整螺母9锁定，由升降装置1驱动的工件2同轴地设置在由所述前喷嘴3和所述后喷嘴8组成的通孔中。
所述前喷嘴3与所述密封室5配合面和所述支撑体6与所述密封室5配合面上设置有第一密封圈4，所述支撑体6与所述后喷嘴8配合面设置有第二密封圈7。
所述前喷嘴3的下端锥形凸起与所述后喷嘴8上端的锥形凹陷形成的射流间隙S为圆锥形间隙。
还包括设置在所述后喷嘴5下方的储水箱12，所述供水装置13的进口与所述储水箱12连通。
所述射流间隙S为0.2毫米最佳。
所述升降装置1为匀速升降装置。
使用方法：
射流喷丸时，所述供水装置13将所述储水箱12中的水吸入，同时所述气泡发生装置14以一定的速率产生微米气泡，这样所述供水装置13出口的水中会混合一定的气泡，经过所述压力表15通过所述密封室5右侧的供水入口16进入所述密封室5的密封腔内，在所述密封腔内形成高压的流体，高压的流体由所述射流间隙S中喷出时形成高速射流，直接冲击到所述工件2的表面，使得所述工件1表面的组织结构和残余应力分布均匀，射流后的水由于重力作用沿所述工件2由排水出口11流入所述储水箱12中，在整个射流喷丸过程中，所述工件2在所述升降装置1以一定的速度垂直向下移动，从而使所述工件2的整个表面完成喷丸，喷丸结束后，关闭所述供水装置13和所述气泡发生装置14，使所述升降装置快速提升所述工件2，并更换新的工件重新开始喷丸。
此外通过所述调整螺母9可以调整所述前喷嘴3和所述后喷嘴8之间的射流间隙。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种射流喷丸装置，包括出口连接有气泡发生装置(14)和压力表(15)的供水装置(13)，其特征在于：还包括上下端面开设有同轴通孔的箱型密封室(5)，所述供水装置(13)的出口连通所述密封室(5)的密封腔，管状前喷嘴(3)安装在所述密封室(5)上端面的通孔中，管状后喷嘴(8)通过支撑体(6)安装在所述密封室(5)下端面的通孔中，所述前喷嘴(3)向下伸入所述密封室(5)的密封腔内并与向上伸入所述密封室(5)的密封腔内的所述后喷嘴(8)形成射流间隙S，调整螺母(9)通过所述后喷嘴(8)外表面的螺纹将所述后喷嘴(8)与所述支撑体(6)连接，并由锁紧螺母(10)将所述后喷嘴(8)与所述调整螺母(9)锁定，由升降装置(1)驱动的工件(2)同轴地设置在由所述前喷嘴(3)和所述后喷嘴(8)组成的通孔中；其中所述前喷嘴(3)与所述密封室(5)的配合面和所述支撑体(6)与所述密封室(5)的配合面上还设置有第一密封圈(4)，所述支撑体(6)与所述后喷嘴(8)的配合面上还设置有第二密封圈(7)。
2.根据权利要求1所述的射流喷丸装置，其特征在于：所述前喷嘴(3)与所述后喷嘴(8)的射流间隙S为圆锥形间隙。
3.根据权利要求1所述的射流喷丸装置，其特征在于：还包括设置在所述后喷嘴(8)下方的储水箱(12)，所述供水装置(13)的进口与所述储水箱(12)连通。
4.根据权利要求1或2所述的射流喷丸装置，其特征在于：所述射流间隙S为0.2毫米。
5.根据权利要求1所述的射流喷丸装置，其特征在于：所述升降装置(1)为匀速升降装置。
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