CN107488778B - 一种超声喷丸强化设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声喷丸强化设备，所述喷丸强化设备包括喷丸室、夹持装置以及至少一个超声振动装置，其中，所述喷丸室内具有多个喷丸腔室，每个所述喷丸腔室的底部开设有通孔，每个所述喷丸腔室可与一个所述超声振动装置连接；所述喷丸腔室内容纳有弹丸；所述夹持装置与所述超声振动装置连接。本发明的超声喷丸设备针对大型的复杂曲面的风扇叶片进行喷丸强化，利用网格状喷丸室对风扇叶片表面进行区域划分，可以利用单个振动头分区域对风扇叶片进行逐个区域进行超声喷丸强化，也可以使用多个振动头同时对多个区域进行超声喷丸强化，提高了复杂曲面风扇叶片的超声喷丸效率。
Description
技术领域
本发明涉及风扇叶片的表面处理装置技术领域，具体涉及一种超声喷丸强化设备。
背景技术
在航空发动机中，叶片是产生动力的主要零件，涡轮风扇发动机中，一般会在风扇叶片高度适当的位置上设置互相对接的凸起部分，称为阻尼台，其作用是使叶片间形成一个环带，阻尼台增强叶片的刚性并防止风扇叶片颤振。阻尼台作为风扇叶片上的重要组成部分，阻尼台的表面质量直接影响风扇叶片的疲劳寿命，以及整个发动机的安全性和可靠性。为提高阻尼台的疲劳强度，在制造过程中一般采用表面强化工艺进行强化处理，喷丸强化是最常用的一种表面强化工艺。传统的喷丸设备主要有两种：气动式喷丸机和离心式抛丸机。气动式喷丸机是由空气压缩机供给压缩空气，压缩空气通过喷枪时造成负压将弹丸吸入并高速喷出喷嘴，形成弹丸流喷射到零件表面。离心式喷丸机是通过叶轮的离心力将弹丸甩到金属表面，利用弹丸对金属表面的冲击作用使零件表面硬化。这两种喷丸装置均存在着缺陷，比如，弹丸的冲击能量大，影响零件的寿命，需要分部分的对风扇叶片进行强化喷丸处理，导致喷丸强化的效率低。
由此可见，上述喷丸强化设备在对风扇叶片表面进行强化处理的过程中，强化的效率低，对叶片的强化的质量低，亟待研发一种新型的风扇叶片的强化设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超声喷丸强化设备，用以解决现有存在的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种超声喷丸强化设备，所述喷丸强化设备包括喷丸室、弹丸、夹持装置以及至少一个超声振动装置，其中，所述喷丸室内具有多个喷丸腔室，每个所述喷丸腔室的底部开设有通孔，一个所述超声振动装置的振动头靠近一个所述喷丸腔室底部的通孔；
所述喷丸腔室内容纳有弹丸，所述夹持装置与所述超声振动装置连接。
本发明的一个实施例中，所述超声振动装置还包括超声波发生器、超声换能器、变幅杆以及振动头，所述超声波发生器与所述超声换能器连接，所述变幅杆与所述振动头连接。
本发明的一个实施例中，所述喷丸腔室的侧壁是通过金属板材焊接形成的。
本发明的一个实施例中，所述喷丸室的上端口的表面为曲面形状，该曲面形状与风扇叶片下表面相吻合。
本发明的一个实施例中，所述喷丸强化设备还包括工作平台，所述喷丸室固定于所述工作平台上。
本发明的一个实施例中，所述喷丸腔室的壁厚为5-8mm。
本发明的一个实施例中，所述弹丸的直径为1-4mm。
本发明的一个实施例中，所述喷丸腔室的高度为150-200mm。
本发明的一个实施例中，所述喷丸强化设备还包括夹持装置，所述夹持装置可夹持所述超声振动装置。
本发明的一个实施例中，所述喷丸腔室的高度为150-200mm。
本发明具有如下优点：
本发明的超声喷丸设备可针对大型的具有复杂曲面的风扇叶片进行喷丸强化，喷丸室具有多个喷丸腔室，其利用网格状喷丸室对风扇叶片表面划分为多个喷丸强化区域，其可以利用单个超声振动装置的振动头逐个区域对风扇叶片表面进行超声喷丸强化，也可以使用多个振动头同时对多个风扇叶片的区域进行超声喷丸强化，提高了复杂曲面风扇叶片的超声喷丸效率。
附图说明
图1为本发明的超声喷丸强化设备的第一实施例的结构示意图。
图2为本发明的超声喷丸强化设备的第二实施例的结构示意图。
图3为本发明的超声喷丸强化设备的第三实施例的结构示意图。
图4为本发明的喷丸室的结构示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1和图2所示，本发明提供一种超声喷丸强化设备，其包括喷丸室1、夹持装置以及超声振动装置3，其中，喷丸室1具有多个喷丸腔室11形成网格状排布的喷丸腔室11，每个喷丸腔室11的高度为150-200mm，每个喷丸腔室11的壁厚为5-8mm，每个喷丸腔室11的底部开设有通孔，每个喷丸腔室11可与一个超声振动装置3配合，即一个超声振动装置的振动头靠近一个喷丸腔室的底部的通孔，喷丸腔室11内容纳有弹丸，弹丸的直径为1-4mm，夹持装置与超声振动装置3连接。
超声振动装置还包括超声波发生器、超声换能器33以及变幅杆32，超声波发生器与超声换能器连接，变幅杆32与振动头31连接，振动头31通过通孔与喷丸腔室11配合，振动头31靠近喷丸腔室底部的通孔。超声装置的振动头31穿过喷丸腔室11底部的通孔，激发喷丸腔室11内的弹丸振动，通过弹丸对风扇叶片及阻尼台进行强化处理。超声振动装置利用超声波发生器发出20KHz左右的高频电振荡信号，换能器将电振荡信号转换为高频机械振动，变幅杆32与换能器33连接，并将换能器输出端的振动幅值放大后传给振动头31，振动头31输出端的振动幅值约在10-120μm，振动头31激发喷丸腔室11内放置弹丸，通过弹丸对风扇叶片4表面进行喷丸强化处理。
每个喷丸腔室11的侧壁是通过金属板材焊接形成的，喷丸室1的上端口表面为曲面形状，该曲面形状与整个风扇叶片4表面相吻合。本发明的喷丸强化设备还包括工作平台2，喷丸室1固定于工作平台2上。
其中，本发明的喷丸室的制备过程如下：由于航空发动机的风扇叶片具有复杂曲面，且面积较大，根据需要喷丸强化的风扇叶片4的形状设计网格状超声喷丸室，首先对风扇叶片4在喷丸室1的底部的水平面上进行正投影，然后对喷丸室地面的投影区域进行正方形网格化形成多个喷丸腔室11，并使用金属板材焊接形成网格状喷丸腔室11，根据超声振动装置的振动头31大小，在喷丸腔室11底部的开设相应大小的通孔，喷丸腔室的下部为平面，然后通过金属板材焊接形成网格状喷丸室1。整个喷丸室1的上端口的表面采用铣削加工形成与风扇叶片4上表面的曲面相同的曲面，最后，将喷丸腔室安装在工作台上，将风扇叶片固定于网格状喷丸室1上方距离0.5mm左右，防止喷丸腔室划伤风扇叶片表面。调整超声振动装置的振动头位置对风扇叶片进行分区域超声喷丸，通过将喷丸室1分割成多个喷丸腔室11，实现对风扇叶片4上表面进行分区域喷丸强化。通过机械手臂操纵超声装置的振动头31插入一个喷丸腔室11内，接通电源，振动头激发弹丸运动，弹丸冲击风扇叶片底部的某一区域产生喷丸强化，依次通过网格化喷丸腔室11对位于其他网格区域的风扇表面进行强化。本发明通过网格划分区域的方式实现了大型复杂曲面风扇叶片的超声喷丸强化，有效提高了风扇叶片的强化效率，提高了风扇叶片的强化质量。
本发明的超声喷丸强化设备利用复杂形状的风扇叶片4放置在网格状喷丸室1上，超声振动装置的振动头31可垂直向上插入网格状喷丸室1中的任一喷丸腔室11内，弹丸放置在超声振动装置的振动头31的圆形凹陷处，超声振动装置通电之后振动头31振动激发弹丸，弹丸在喷丸腔室11内运动冲击风扇叶片4下表面进行喷丸强化，喷丸腔11底部通孔的大小与振动头31相匹配，超声振动装置的振动头31可插入任意一个喷丸腔室11，且振动头31与喷丸腔室11间的间隙不大于弹丸的直径。
本发明超声喷丸装置超声喷丸设备针对大型的复杂曲面的风扇叶片4进行喷丸强化，可同时采用多个振动头31同时插入每个喷丸腔室内进行喷丸，提高喷丸强化效率。对风扇叶片表面进行划分多区域进行喷丸强化，也可利用单个振动头分区域对风扇叶片进行超声喷丸强化，也可以使用多个振动头同时对多个区域进行强化，提高了超声喷丸强化效率，提高了复杂曲面风扇叶片的超声喷丸效率。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (6)
1.一种超声喷丸强化设备，其特征在于，所述喷丸强化设备包括喷丸室、弹丸、夹持装置以及至少一个超声振动装置，其中，所述喷丸室内具有多个喷丸腔室，每个所述喷丸腔室的底部开设有通孔，一个所述超声振动装置的振动头靠近一个所述喷丸腔室底部的通孔；
所述喷丸腔室内容纳有弹丸，所述夹持装置与所述超声振动装置连接；
所述超声振动装置还包括超声波发生器、超声换能器、变幅杆以及振动头，所述超声波发生器与所述超声换能器连接，所述变幅杆与所述振动头连接；
所述喷丸室的上端口的表面为曲面形状，该曲面形状与风扇叶片下表面相吻合。
2.根据权利要求1所述的超声喷丸强化设备，其特征在于，
所述喷丸腔室的侧壁是通过金属板材焊接形成的。
3.根据权利要求1所述的超声喷丸强化设备，其特征在于，
所述喷丸强化设备还包括工作平台，所述喷丸室固定于所述工作平台上。
4.根据权利要求1所述的超声喷丸强化设备，其特征在于，
所述喷丸腔室的壁厚为5-8mm。
5.根据权利要求1所述的超声喷丸强化设备，其特征在于，
所述弹丸的直径为1-4mm。
6.根据权利要求1所述的超声喷丸强化设备，其特征在于，
所述喷丸腔室的高度为150-200mm。
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