CN107617981A - 一种喷丸强化大长径比盲孔的喷枪和强化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于一种零件表面处理技术，涉及一种适用于喷丸强化航空零件大长径比盲孔的喷枪和强化方法。本发明的喷枪包括内管(1)、外管(2)、枪头(4)、外筒(5)、斜管(6)和连接筒(7)。本发明的强化步骤是：安装喷枪；喷丸强化。本发明提出了一种适用于喷丸强化航空零件大长径比盲孔的喷枪和强化方法，解决了航空零件大长径比盲孔喷丸易遭弹丸堵塞的难题，满足了航空零件消除疲劳应力集中、提高抗疲劳性能的需要。

Description

一种喷丸强化大长径比盲孔的喷枪和强化方法
技术领域
本发明属于一种零件表面处理技术，涉及一种适用于喷丸强化航空零件大长径比盲孔的喷枪和强化方法。
背景技术
长寿命、高可靠性是航空关键零部件的永恒追求目标。航空关键零部件通常受到力、热等交变载荷的作用，易发生疲劳破坏，不仅导致服役零部件在有效期内过早报废，还会对飞行安全造成严重威胁。据统计，欧洲每年由于产品的早期疲劳失效造成的损伤达800亿欧元，其中95％是由于疲劳引起的断裂破坏。为了防止关键零部件出现疲劳失效问题，提高零件疲劳抗力，国内外常采用喷丸强化技术对零件进行表面处理，降低零件表面疲劳应力集中敏感性，提高零件整体及关键部位的疲劳强度，确保航空器的安全可靠服役，达到或接近设计使用寿命。
喷丸是一种有效提高金属零件疲劳性能的表面处理方法。目前，采用喷丸加工的航空零件主要有桨壳、轴件、轮盘、叶片、紧固件、框梁等主承力件。随着航空设计及制造技术的发展，越来越多的航空零部件采用整体成形制造技术，其结构从简单形体向复杂型面及型腔方向发展。为满足减重和功能的双重需求，航空零件上大量采用空心的内腔结构，如盲孔、通孔、键槽等。这类结构通常为封闭或半封闭状态，由于表面加工质量状态较差，在服役过程中易造成疲劳应力集中，疲劳性能下降。然而，内腔结构的封闭或半封闭特点增加了喷丸难度，对喷丸工艺提出了更高的要求。
与两端贯通的通孔相比，盲孔是一类半封闭状态的孔，只能从一端进入孔内。盲孔通常用于满足定位、减重等需求。车床加工的盲孔常存在退刀槽。盲孔部位通常存在较大的应力集中，而且表面加工质量较差，往往成为疲劳危险点。在内腔喷丸中，盲孔喷丸难度最大，主要原因是由于喷丸过程中弹丸不易及时排出，易出现弹丸堵塞盲孔的现象，导致喷丸加工不可连续，甚至不可实现，喷丸强度及覆盖率也难以满足图纸要求。操作不当甚至出现矛枪折断、零件损伤等情况。
发明内容
本发明的目的是：提出一种适用于喷丸强化航空零件大长径比盲孔的喷枪和强化方法，以便解决航空零件大长径比盲孔喷丸易遭弹丸堵塞的难题，满足航空零件消除疲劳应力集中、提高抗疲劳性能的需要。
本发明的技术方案是：一种喷丸强化大长径比盲孔的喷枪，其特征在于：它包括内管1、外管2、枪头4、外筒5、斜管6和连接筒7；枪头4为一个圆筒，圆筒的外径与外管2的内径间隙配合并焊接为整体，枪头4的上端面为圆台面，圆台面半锥角α＝30°～60°；在外管2下端的外圆柱面上、与上述圆台面对应的位置有4个沿圆周均布的喷口3；内管1位于外管2的内孔中，内管1的下端插入枪头4的中心孔内并焊接为整体；斜管6的外径与内管1外径相同，斜管6的下端口与内管1的上端口焊接为整体，斜管1的轴线与内管1的轴线的夹角为10°～45°；外筒5的上端口和下端口内均有内螺纹，外筒5的上端内螺纹与喷丸设备的矛枪杆8下端的外螺纹连接；连接筒7的上端有外螺纹，该外螺纹与外筒5下端的内螺纹连接；外管2插入连接筒7的内孔中，连接筒7的下端面与外管2焊接为整体；外筒5的外圆柱面上有一个斜管引出孔，斜管6的上端从斜管引出孔穿过，外筒5的外圆柱面和斜管6焊接为整体。
使用如上面所述的喷枪强化大长径比盲孔的方法，其特征在于，强化的步骤如下：
1、安装喷枪：将喷枪的外筒5通过螺纹连接在喷丸设备的矛枪杆8上，将喷枪的斜管6通过卡箍连接在弹丸回收装置10上；将喷枪的外管2插入盲孔9内，外管2下端面距离盲孔9底部2mm～10mm；
2、喷丸强化：开启弹丸回收装置10，打开喷丸设备，喷口3喷射弹丸，弹丸直径为0.05mm～0.60mm，弹丸流量为0.2kg/min～2.0kg/min，喷射压力为0.05MPa～0.2MPa，在喷丸设备控制下，喷枪以1mm/min～10mm/min的速度往上移动，待喷枪完全移出盲孔后停止喷丸。
本发明的优点是：提出了一种适用于喷丸强化航空零件大长径比盲孔的喷枪和强化方法，解决了航空零件大长径比盲孔喷丸易遭弹丸堵塞的难题，满足了航空零件消除疲劳应力集中、提高抗疲劳性能的需要。
附图说明
图1是本发明喷枪的结构示意图。
图2是图1局部K的放大图。
图3是本发明喷枪中枪头4的结构示意图。
图4是使用本发明强化盲孔的示意图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。参见图1至图4，一种喷丸强化大长径比盲孔的喷枪，其特征在于：它包括内管1、外管2、枪头4、外筒5、斜管6和连接筒7；枪头4为一个圆筒，圆筒的外径与外管2的内径间隙配合并焊接为整体，枪头4的上端面为圆台面，圆台面半锥角α＝30°～60°；在外管2下端的外圆柱面上、与上述圆台面对应的位置有4个沿圆周均布的喷口3；内管1位于外管2的内孔中，内管1的下端插入枪头4的中心孔内并焊接为整体；斜管6的外径与内管1外径相同，斜管6的下端口与内管1的上端口焊接为整体，斜管1的轴线与内管1的轴线的夹角为10°～45°；外筒5的上端口和下端口内均有内螺纹，外筒5的上端内螺纹与喷丸设备的矛枪杆8下端的外螺纹连接；连接筒7的上端有外螺纹，该外螺纹与外筒5下端的内螺纹连接；外管2插入连接筒7的内孔中，连接筒7的下端面与外管2焊接为整体；外筒5的外圆柱面上有一个斜管引出孔，斜管6的上端从斜管引出孔穿过，外筒5的外圆柱面和斜管6焊接为整体。
使用如上面所述的喷枪强化大长径比盲孔的方法，其特征在于，强化的步骤如下：
1、安装喷枪：将喷枪的外筒5通过螺纹连接在喷丸设备的矛枪杆8上，将喷枪的斜管6通过卡箍连接在弹丸回收装置10上；将喷枪的外管2插入盲孔9内，外管2下端面距离盲孔9底部2mm～10mm；
2、喷丸强化：开启弹丸回收装置10，打开喷丸设备，喷口3喷射弹丸，弹丸直径为0.05mm～0.60mm，弹丸流量为0.2kg/min～2.0kg/min，喷射压力为0.05MPa～0.2MPa，在喷丸设备控制下，喷枪以1mm/min～10mm/min的速度往上移动，待喷枪完全移出盲孔后停止喷丸。
本发明的工作原理是：喷丸强化时，喷枪的外管2连接喷丸设备，将弹丸从喷丸设备运往盲孔9，弹丸从喷口3喷出，对盲孔9的孔壁进行强化，并沉积在盲孔9的底部；而喷枪的内管1连接弹丸回收装置10，将弹丸从盲孔9的底部吸走，通过控制外管2和内管1的尺寸、喷丸设备的喷射压力等参数，确保被内管1吸走的弹丸流量大于被外管2喷口喷出的弹丸流量，保证弹丸不会在孔内沉积堵塞盲孔。
实施例
枪头4的圆台面半锥角α＝45°；斜管1的轴线与内管1的轴线的夹角为30°。
使用如上面所述的喷枪强化大长径比盲孔的方法，其特征在于，强化的步骤如下：
1、安装喷枪：将喷枪的外筒5通过螺纹连接在喷丸设备的矛枪杆8上，将喷枪的斜管6通过卡箍连接在弹丸回收装置10上；将喷枪的外管2插入盲孔9内，外管2下端面距离盲孔9底部3mm；
2、喷丸强化：开启弹丸回收装置10，打开喷丸设备，喷口3喷射弹丸，弹丸直径为0.15mm，弹丸流量为0.5kg/min，喷射压力为0.1MPa，在喷丸设备控制下，喷枪以5mm/min的速度往上移动，待喷枪完全移出盲孔后停止喷丸，关闭喷丸设备，关闭弹丸回收装置。
3、若需继续对其他盲孔进行喷丸，重复步骤1和步骤2，直至所有盲孔加工完毕。

Claims (2)

1.一种喷丸强化大长径比盲孔的喷枪，其特征在于：它包括内管(1)、外管(2)、枪头(4)、外筒(5)、斜管(6)和连接筒(7)；枪头(4)为一个圆筒，圆筒的外径与外管(2)的内径间隙配合并焊接为整体，枪头(4)的上端面为圆台面，圆台面半锥角α＝30°～60°；在外管(2)下端的外圆柱面上、与上述圆台面对应的位置有4个沿圆周均布的喷口(3)；内管(1)位于外管(2)的内孔中，内管(1)的下端插入枪头(4)的中心孔内并焊接为整体；斜管(6)的外径与内管(1)外径相同，斜管(6)的下端口与内管(1)的上端口焊接为整体，斜管(1)的轴线与内管(1)的轴线的夹角为10°～45°；外筒(5)的上端口和下端口内均有内螺纹，外筒(5)的上端内螺纹与喷丸设备的矛枪杆(8)下端的外螺纹连接；连接筒(7)的上端有外螺纹，该外螺纹与外筒(5)下端的内螺纹连接；外管(2)插入连接筒(7)的内孔中，连接筒(7)的下端面与外管(2)焊接为整体；外筒(5)的外圆柱面上有一个斜管引出孔，斜管(6)的上端从斜管引出孔穿过，外筒(5)的外圆柱面和斜管(6)焊接为整体。
2.使用如权利要求1所述的喷枪强化大长径比盲孔的方法，其特征在于，强化的步骤如下：
2.1、安装喷枪：将喷枪的外筒(5)通过螺纹连接在喷丸设备的矛枪杆(8)上，将喷枪的斜管(6)通过卡箍连接在弹丸回收装置(10)上；将喷枪的外管(2)插入盲孔(9)内，外管(2)下端面距离盲孔(9)底部2mm～10mm；
2.2、喷丸强化：开启弹丸回收装置(10)，打开喷丸设备，喷口(3)喷射弹丸，弹丸直径为0.05mm～0.60mm，弹丸流量为0.2kg/min～2.0kg/min，喷射压力为0.05MPa～0.2MPa，在喷丸设备控制下，喷枪以1mm/min～10mm/min的速度往上移动，待喷枪完全移出盲孔后停止喷丸。
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