CN104962724A - 一种便携式超声波冲击枪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式超声波冲击枪，主要由压电陶瓷换能器、1/4波长变幅杆、工具头、把手、冲击枪外壳组成，其压电陶瓷换能器通过高强螺丝与1/4波长变幅杆连接，1/4波长变幅杆的另一端通过螺栓连接半波长变幅杆的大端，半波长变幅杆的小端设置有一硬质合金的冲击垫片，在冲击垫片的上端设置有与其上端面垂直且与其浮动连接的工具头，冲击枪内体套装于由冲击枪外壳、冲击枪中筒和冲击套组成的冲击枪外筒体内，在冲击枪外壳的侧面设置有通过电缆线与超声波驱动电源连接的信号电缆线接入口。它具有执行机构体积小、重量轻、噪音极小、耗能低、使用广泛、操作方便灵活、易于实施，可有效降低成本，提高生产效率的优点。

Description

一种便携式超声波冲击枪

技术领域

本发明涉及一种通用型超声波冲击设备，它是一种便携式超声波冲击枪，适用于解决在材料焊接接口有害残余应力的消除和有益应力的施加的问题。

背景技术

目前，已有的超声波冲击设备，主要有超声波驱动电源、压电陶瓷换能器、变幅杆、工具头和冲击枪壳体构成，这种设备的压电陶瓷换能器通过压紧环固定在冲击壳体内，压电陶瓷换能器工作端通过变幅杆将振幅放大和传递，作用在工具头上，压电陶瓷换能器通过信号电缆线连接超声波驱动电源，使工具头高速撞击焊缝区，工具头受到反作用力返回，反复作用，完成冲击作业，它在长期作业下，因工作环境、使用时间等原因，使设备的温度升高，从而导致换能器因温度高而使频率变化，发生器报警，或直接导致设备过热损坏，即使在这种设备的后面装有风扇降温，很多时候也起不到应有的效果。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术对于换能器因冷却不足而受到使用时间、使用环境等诸多条件限制的缺点，提供一种不但能解决换能器因温度过高产生的一系列问题，还能扩展使用范围，提高生产效率的一种便携式超声波冲击枪。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种便携式超声波冲击枪，主要由压电陶瓷换能器、1/4波长变幅杆、半波长变幅杆、冲击垫片、工具头、把手、进气后盖、冲击枪外壳、冲击枪中筒、锁紧螺母、冲击套组成，其压电陶瓷换能器通过高强螺丝与1/4波长变幅杆连接，1/4波长变幅杆的另一端通过螺栓连接半波长变幅杆的大端，半波长变幅杆的小端设置有一硬质合金的冲击垫片，冲击垫片与半波长变幅杆的连接为浮动连接，在冲击垫片的上端设置有与其上端面垂直且与其浮动连接的工具头，工具头为针状的杆体，压电陶瓷换能器、1/4波长变幅杆、半波长变幅杆、冲击垫片和工具头组成冲击枪内体，冲击枪内体套装于由冲击枪外壳、冲击枪中筒和冲击套组成的冲击枪外筒体内，所述的冲击枪外筒体的冲击枪外壳的上部通过螺栓与冲击枪中筒连接在一起，在冲击枪中筒的上端安装有冲击套，冲击套通过锁紧螺母与冲击枪中筒连接在一起，在冲击套上设置有套装工具头的工具头稳固导向孔，工具头的外表面与工具头稳固导向孔的孔壁为过度配合，在冲击枪外壳的下端通过压紧环将压电陶瓷换能器固定在冲击枪外筒体的内腔，在冲击枪外壳的下端通过螺丝固定有封装冲击枪内体的进气后盖，在进气后盖上设置有对设备进行冷却的进气孔，把手通过螺丝固定在冲击枪外壳上，在冲击枪外壳的侧面设置有通过电缆线与超声波驱动电源连接的信号电缆线接入口。

本发明解决技术问题所采用的技术方案还可以是：

本发明所述的工具头为一根针状的杆体或者是为两根、三根、五根平行设置或七针成梅花状设置的针状的杆体。

本发明的结构特点和工作原理如下：

本发明的结构特点：压电陶瓷换能器与1/4波长变幅杆通过螺栓连接，在1/4波长变幅杆端段接有半波长变幅杆起进一步的放大作用，将换能器发出的振幅进一步大放大，适合设备的冲击使用，在半波长变幅杆的前端有一承载和传递超声波冲击的硬质合金垫片，而前端的工具头是采用优质的合金钢制作而成，压电陶瓷换能器是通过紧固环固定在冲击枪外壳内，冲击枪中筒通过紧固螺栓将其固定在冲击枪外壳一端，冲击枪套则是通过锁紧螺母与冲击枪中筒连接，位工具头起导向作用，冲击枪外壳的后端有有通气后盖，通气后盖有一进气口和一开关位置，进气口是直接通过管连接空气压缩机，起到对设备冷却降温的作用，方便空气的流通对设备进行冷却，在冲击枪外壳一侧留有信号电缆线接入口，一边连接超声波驱动电源，一边连接压电陶瓷换能器，在冲击枪外壳后端装有把手，方便工作和携带，不但持续工作时间长，且满足在高温条件下工作的需求。

利用本发明超声冲击设备对主要应用于航天、船舶、火车和军工等方面，不但使用方便不受工件材质、形状、结构、厚度、重量、场地的限制，特别是在施工现场、焊接过程和焊接修复时用于消除焊接应力更显灵活方便。

本发明的加工原理：残余应力是物体发生塑性变形后微观晶粒产生错位和畸形的结果，这事物体的内能除错位能外，还有错位组态能，弹性性能，总能较高，从热力学角度来看是不稳定的，超声冲击技术是一种高效的消除部件表面或焊缝区有害残余拉应力，引进有益压应力的方法，超声冲击设备利用大功率的能量推动冲击头以每秒数万次以上的高频振动冲击金属物体表面，高频、高效和聚焦下的大能量是金属表面产生较大的压缩塑性变形，同时超声冲击改变了原有的应力场，产生有益的压应力，高能量冲击下，金属表面温度急速升高又迅速冷却，使作用区表层金属组织发生变化，冲击部位得以强化。

本发明的有益效果：

1.功率高，冲击效果好，可长时间持续工作；

2.可靠性高，稳定性好，使用寿命长；

3.重量轻，便于携带；

4.提高工件的疲劳强度；

5.操作方便，设计精良，使用广泛；

6.环保节能，降低成本；

本发明的应用效果：

1.使金属焊缝的表面层内的残余拉伸应力变为压应力，从而大幅度提高金属结构的疲劳寿命

2.改变表面层内的金属晶体结构，使之产生塑性变形层，从而使金属表面层的强度和硬度都有显著的提高

3.改善焊趾的几何形状，降低应力集中

4.改善焊接应力场，明显减少焊接变形，提高工件尺寸的稳定性

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明冲击枪内体的结构示意图。

其中，1.压电陶瓷换能器，2.1/4波长变幅杆，3.半波长变幅杆，4.冲击垫片，5.工具头，6.把手，7.进气后盖，8.冲击枪外壳，9.冲击枪中筒，10.锁紧螺母，11.冲击枪套。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明

图1和图2所示：一种便携式超声波冲击枪，包括压电陶瓷换能器1，压电陶瓷换能器1通过高强螺丝与1/4波长变幅杆2连接，1/4波长变幅杆2的另一端通过螺栓连接半波长变幅杆3的大端，半波长变幅杆3的小端有一硬质合金加工而成的冲击垫片4，起到承受和传递冲击的作用，将能量传递到前端工具头5上，冲击套11在设备的前端对工具头5起导向作用，冲击套11通过锁紧螺母10与冲击枪中筒9连接在一起，冲击枪中筒9通过螺丝固定连接冲击枪外壳8连接，压电陶瓷换能器1通过压紧环固定在冲击枪外壳的内部，在冲击枪外壳8的后端通过螺丝将进气后盖7固定，可以对设备进行冷却，把手6通过螺丝固定在冲击枪外壳8上，在携带和使用时方便便利，冲击枪外壳8的侧面留有信号电缆线接入口，通过电缆线与超声波驱动电源连接，实现设备的冲击作业。

Claims (2)

1.一种便携式超声波冲击枪，主要由压电陶瓷换能器(1)、1/4波长变幅杆(2)、半波长变幅杆(3)、冲击垫片(4)、工具头(5)、把手(6)、进气后盖(7)、冲击枪外壳(8)、冲击枪中筒(9)、锁紧螺母(10)、冲击套(11)组成，其特征在于：压电陶瓷换能器(1)通过高强螺丝与1/4波长变幅杆(2)连接，1/4波长变幅杆(2)的另一端通过螺栓连接半波长变幅杆(3)的大端，半波长变幅杆(3)的小端设置有一硬质合金的冲击垫片(4)，冲击垫片(4)与半波长变幅杆(3)的连接为浮动连接，在冲击垫片(4)的上端设置有与其上端面垂直且与其浮动连接的工具头(5)，工具头(5)为针状的杆体，压电陶瓷换能器(1)、1/4波长变幅杆(2)、半波长变幅杆(3)、冲击垫片(4)和工具头(5)组成冲击枪内体，冲击枪内体套装于由冲击枪外壳(8)、冲击枪中筒(9)和冲击套(11)组成的冲击枪外筒体内，所述的冲击枪外筒体的冲击枪外壳(8)的上部通过螺栓与冲击枪中筒(9)连接在一起，在冲击枪中筒(9)的上端安装有冲击套(11)，冲击套(11)通过锁紧螺母(10)与冲击枪中筒(9)连接在一起，在冲击套(11)上设置有套装工具头(5)的工具头稳固导向孔，工具头(5)的外表面与工具头稳固导向孔的孔壁为过度配合，在冲击枪外壳(8)的下端通过压紧环将压电陶瓷换能器(1)固定在冲击枪外筒体的内腔，在冲击枪外壳(8)的下端通过螺丝固定有封装冲击枪内体的进气后盖(7)，在进气后盖(7)上设置有对设备进行冷却的进气孔，把手(6)通过螺丝固定在冲击枪外壳(8)上，在冲击枪外壳(8)的侧面设置有通过电缆线与超声波驱动电源连接的信号电缆线接入口。

2.根据权利要求1所述的一种便携式超声波冲击枪，其特征在于：所述的工具头(5)为一根针状的杆体或者是为两根、三根、五根平行设置或七针成梅花状设置的针状的杆体。