CN107630126A - 一种倾斜式超声喷丸强化设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种倾斜式超声喷丸强化设备，所述喷丸强化设备包括超声振动装置、弹丸、夹持装置以及可容纳弹丸的倾斜式喷丸腔室，其中，所述倾斜式喷丸腔室为圆筒形结构，所述喷丸腔室的上端口所在的面为斜切面。本发明的倾斜式超声喷丸强化设备，喷丸腔室的上端口为倾斜面，在设备使用的过程中，其克服了弹丸入射角小的问题，能够有效增加喷丸硬化层的深度，提高超声喷丸的强化效果。
Description
技术领域
本发明涉及对金属表面的处理设备技术领域，具体涉及一种倾斜式超声喷丸强化设备。
背景技术
在航空发动机中，叶片是产生动力的主要部件，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，阻尼台用于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。为提高风扇叶片阻尼台的疲劳强度，在制造过程中一般采用表面强化工艺对风扇叶片表面进行强化处理。喷丸强化是最常用的一种强化处理方式，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。这两种喷丸装置在使用的过程中均存在着一定的缺点，弹丸的冲击能量大，其会降低风扇材料表面的粗糙度，影响零件的使用寿命。此外，传统使用的喷丸强化设备中，超声振动装置的振动头与风扇叶片的阻尼台的侧面的夹角约为90°，喷丸强化时，弹丸受到振动头驱动以垂直于振动头表面的方向向上运动，弹丸的运动方向与阻尼台的侧面近乎平行，导致弹丸对阻尼台侧面的冲击角度较小，冲击角度越小，硬化层和残余应力层的深度越浅，严重影响冲击强化效果。
由此可见，传统的喷丸装置在使用的过程中，在结构和使用上存在明显的不足和缺陷，亟待进一步改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种倾斜式超声喷丸强化设备，用以解决现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种倾斜式超声喷丸强化设备，所述喷丸强化设备包括超声振动装置、弹丸、夹持装置以及可容纳弹丸的倾斜式喷丸腔室，其中，所述倾斜式喷丸腔室为圆筒形结构，所述喷丸腔室的上端口所在的面为斜切面；
所述喷丸腔室的上端口可与风扇叶片的下表面吻合，所述超声振动装置通过振动头靠近所述喷丸腔室的下端口。
本发明的一个实施例中，所述超声振动装置还包括超声发生器、超声换能器以及变幅杆；
所述超声发生器与所述超声换能器连接，所述超声换能器通过所述变幅杆与所述振动头连接。
本发明的一个实施例中，所述喷丸腔室的壁厚为8-12mm。
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。
本发明的一个实施例中，所述弹丸为钨钢弹丸。
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，所述喷丸腔室固定在所述工作平台上。
本发明的一个实施例中，所述喷丸腔室的斜切面与所述喷丸腔室的下端口所在的平面的夹角为60°。
本发明具有如下优点：
本发明的倾斜式超声喷丸强化设备，喷丸腔室的上端口为倾斜面，在设备使用的过程中，其克服了弹丸入射角小的问题，能够有效增加喷丸硬化层的深度，提高超声喷丸的强化效果。
附图说明
图1为本发明一实施例的倾斜式超声喷丸强化设备的结构示意图。
图2为本发明另一实施例的倾斜式超声喷丸强化设备的结构示意图。
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，本发明的一种倾斜式超声喷丸强化设备，其包括超声振动装置、弹丸4、可容纳弹丸4的倾斜式喷丸腔室1以及夹持装置6，弹丸4为钨钢弹丸，弹丸4的直径为1-4mm。其中，倾斜式喷丸腔室1为圆筒形结构，喷丸腔室1的上端口所在的面为斜切面，较佳的，喷丸腔室1的斜切面与喷丸腔室1的下端口所在的平面的夹角为60°，可以有效增大入射角，一般认为入射角大于30°的弹丸，可以达到有效的硬化深度，实现较好的喷丸强化效果。喷丸腔室1的壁厚为8-12mm，倾斜式喷丸腔室1的高度为150-200mm。倾斜式喷丸腔室1的上端口与风扇叶片3的下表面相吻合，且使风扇阻尼台31的侧面与振动头2表面的夹角变小。喷丸腔室1的上端口可与风扇叶片3的上表面吻合，超声振动装置的振动头靠近喷丸腔室1的下端口。本发明的倾斜式超声喷丸强化设备的喷丸腔室内，弹丸4在超声振动装置振动头的作用下，弹丸4对风扇叶片阻尼台31的入射角度较大，因而，可以达到对叶片阻尼台31有效增加硬化层深度，显著提高超声喷丸的强化效果。
其中，超声振动装置还包括超声发生器、超声换能器以及变幅杆，超声发生器与超声换能器连接，超声换能器通过变幅杆与振动头2连接，振动头2与喷丸腔室1的下端口配合，振动头通过喷丸腔室1下端口伸入喷丸腔室1内。喷丸强化设备还包括夹持装置6，夹持装置6可夹持超声振动装置。倾斜式喷丸腔室1固定在工作平台5上。本发明通过倾斜式喷丸腔室1，克服了喷丸强化设备的弹丸入射角小的问题，能够有效增加喷丸硬化层深度，提高超声喷丸强化的效果。
本发明的倾斜式超声喷丸强化设备在使用的过程中，首先，将倾斜式喷丸腔室1固定在工作平台5上，用夹持装置6夹持超声振动装置，倾斜式喷丸腔室1的内径略大于超声装置振动头2的直径，从而使得振动头2与倾斜式喷丸腔室1间隙配合，配合间隙应不小于0.2mm，以保证振动头2的自由振动，配合间隙不大于0.5mm，以防止弹丸4卡在振动头与倾斜式喷丸腔室之间，或者弹丸4从间隙漏出。调节机械手臂使得超声振动装置的振动头2插入倾斜式喷丸腔室1。将弹丸4放置在振动头2上，将风扇叶片的阻尼台31置于倾斜式喷丸腔室上端口上，启动超声发生器，开始超声喷丸强化。
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 (9)
1.一种倾斜式超声喷丸强化设备，其特征在于，所述喷丸强化设备包括超声振动装置、弹丸、夹持装置以及可容纳弹丸的倾斜式喷丸腔室，其中，所述倾斜式喷丸腔室为圆筒形结构，所述喷丸腔室的上端口所在的面为斜切面；
所述喷丸腔室的上端口可与风扇叶片的下表面吻合，所述超声振动装置通过振动头靠近所述喷丸腔室的下端口。
2.根据权利要求1所述的超声喷丸强化设备，其特征在于，
所述超声振动装置还包括超声发生器、超声换能器以及变幅杆；
所述超声发生器与所述超声换能器连接，所述超声换能器通过所述变幅杆与所述振动头连接。
3.根据权利要求1所述的超声喷丸强化设备，其特征在于，
所述喷丸腔室的壁厚为8-12mm。
4.根据权利要求1所述的超声喷丸强化设备，其特征在于，
所述弹丸的直径为1-4mm。
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。
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。
7.根据权利要求1所述的超声喷丸强化设备，其特征在于，
所述弹丸为钨钢弹丸。
8.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，所述喷丸腔室固定在所述工作平台上。
9.根据权利要求1所述的超声喷丸强化设备，其特征在于，
所述喷丸腔室的斜切面与所述喷丸腔室的下端口所在的平面的夹角为60°。
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