CN109773406B - 一种表面空化无丸强化处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种表面空化无丸强化处理装置，包括工作箱体、调节滚动装置和空化喷头，所述工作箱体内通过滚动轴安装工件，所述滚动轴两端安装调节滚动装置，用于实现滚动轴轴向移动；所述工作箱体上安装可移动的空化喷头，用于对工件表面空化无丸强化。所述空化喷头包括外壳、固定底座和喷头，所述外壳根据流体方向依次设有混合腔、收缩通道和过渡通道；所述混合腔进口处安装固定底座，所述固定底座上设有若干通孔，所述过渡通道出口内部安装喷头。本发明利用空化射流产生的冲击波压力可以用来改变泵过流部件金属材料表层的残余压应力层，从而达到改善泵过流部件表面性能的目的。

Description

一种表面空化无丸强化处理装置

技术领域

本发明涉及表面空化强化技术领域，特别涉及一种表面空化无丸强化处理装置。

背景技术

目前，由于泵过流部件长时间的不间断工作，这使得过流部件不可避免地出现疲劳裂纹或是疲劳断裂从而导致生产的停滞，甚至会造成重大的安全事故。喷丸处理方法则是目前工程上应用最为广泛的改善零部件疲劳寿命的方法之一。但是随着工业技术的发展，工程上对泵过流部件表面质量等参数的要求不断提高，而传统的机械喷丸已经无法满足这些不断提高的要求。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种表面空化无丸强化处理装置，利用空化射流产生的冲击波压力可以用来改变泵过流部件金属材料表层的残余压应力层，从而达到改善泵过流部件表面性能的目的。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种表面空化无丸强化处理装置，包括工作箱体，所述工作箱体内通过滚动轴安装工件，还包括调节滚动装置和空化喷头，所述滚动轴两端安装调节滚动装置，用于实现滚动轴轴向移动；所述工作箱体上安装可移动的空化喷头，用于对工件表面空化无丸强化。

进一步，所述空化喷头包括外壳、固定底座和喷头，所述外壳根据流体方向依次设有混合腔、收缩通道和过渡通道；所述混合腔进口处安装固定底座，所述固定底座上设有若干通孔，所述过渡通道出口内部安装喷头。

进一步，所述喷头的壳体内部根据流体方向依次设有出流通道和扩散通道。

进一步，所述混合腔与收缩通道之间设有均布的混合通道隔板；所述出流通道与扩散通道之间设有均布的扩散通道隔板。

进一步，若干所述混合通道隔板组成的横截面积大于若干扩散通道隔板组成的横截面积。

进一步，所述过渡通道出口内螺纹连接喷头，通过调节喷头伸入过渡通道出口内的深度，使过渡通道与喷头之间形成环形空腔。

进一步，所述调节滚动装置包括安装座和滑动体，所述安装座安装在工作箱体壁面，所述滑动体与安装座内孔滚动副连接，使滑动体在安装座内孔中轴向移动和旋转运动；所述滑动体通过滚动轴承安装在滚动轴上。

进一步，所述安装座内孔靠外侧设置有限位块。

进一步，所述滚动副包括若干滚珠，若干所述滚珠阵列均布嵌入安装在所述安装座内孔中。

本发明的有益效果在于：

本发明基于空化机理，利用空化射流产生的冲击波压力可以用来改变泵过流部件金属材料表层形成残余压应力层，通过强化过程中不断调整工作部件和过流部件的位置，使得泵过流部件金属材料表面得到最优强化效果，从而达到改善泵过流部件表面性能的目的。

附图说明

图1为本发明所述的表面空化无丸强化处理装置结构示意图。

图2为本发明所述的空化喷头的结构示意图。

图3为本发明所述的调节滚动装置结构示意图。

图4为图2中的A-A剖视图；

图5为图2中的B-B剖视图；

图6为图2中的C-C剖视图。

图中：

1-工作箱体；2-工作腔；3-空化喷头；4-导轨支架；5-工件；6-调节滚动装置；7-滚动轴；301-外壳；302-台阶面；303-混合通道；304-收缩通道；305-过渡通道；306-环形空腔；307-通孔；308-固定底座；309-混合通道隔板；310-出流通道；311-内螺纹；312-扩散通道隔板；313-扩散通道；314-壳体；601-凹槽；602-滚珠；603-滚动轴承；604-滑动体；605-限位块；606-轴承压盖。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，本发明以泵过流部件叶轮为例，即工件5为叶轮，本发明所述的表面空化无丸强化处理装置，包括工作箱体1、调节滚动装置6和空化喷头3，所述工作箱体1内通过滚动轴7安装工件5，所述滚动轴7两端安装调节滚动装置6，用于实现滚动轴7轴向移动；所述工作箱体1内部的空间为工作腔2，导轨支架4固定设置在工作腔2内；所述空化喷头3通过螺栓安装在导轨支架4上，可在导轨支架4上滑动，用于对工件5表面空化无丸强化。

如图2、图4、图5和图6所示，所述空化喷头3包括外壳301、固定底座308和喷头，所述外壳301根据流体方向依次设有混合腔303、收缩通道304和过渡通道305；所述混合腔303进口处安装固定底座308，所述固定底座308上设有若干通孔307，固定底座308与外部供水单元连接，所述过渡通道305出口内部安装喷头。所述喷头的壳体314内部根据流体方向依次设有出流通道310和扩散通道313。所述混合腔303与收缩通道304之间设有均布的混合通道隔板309，减小了过流面积，提高了液流流速，使得空化泡数量剧增；所述出流通道310与扩散通道313之间设有均布的扩散通道隔板312，产生分流的作用，提高流速。若干所述混合通道隔板309组成的横截面积大于若干扩散通道隔板312组成的横截面积。所述过渡通道305与所述喷头的壳体314内部的出流通道310连通，且直径相同。所述过渡通道305出口设有内螺纹311，所述过渡通道305出口内螺纹连接喷头，通过调节喷头伸入过渡通道305出口内的深度，使过渡通道305与喷头之间形成环形空腔306，可通过调节环形空腔的容积大小来调节液流的流速和压力。所述喷头的壳体314上设置成可供扳手调节的外六角形；所述固定底座308设置有台阶面302与工作部件外壳301配合。

如图4、5、6所示，所述固定底座308上设置有4个内径相同、轴线平行、在圆周方向均布的通孔307；所述混合通道隔板309设置为4块；所述扩散通道隔板312设置为2块。

如图3所示，所述调节滚动装置6包括安装座和滑动体604，所述安装座安装在工作箱体1壁面，所述滑动体604与安装座内孔滚动副连接，使滑动体604在安装座内孔中轴向移动和旋转运动；所述滑动体604通过滚动轴承603安装在滚动轴7上，滚动轴承603上通过轴承压盖606压紧。所述安装座内孔靠外侧设置有限位块605。所述滚动副包括若干滚珠602，若干所述滚珠602阵列均布嵌入安装在所述安装座内孔中。

当开始工作前，将工作腔2内注入清水，水温恒定20℃，将滚动轴7穿过叶轮轴孔，将所述叶轮安放在工作腔2内。当装置运行时，水由供水设备进入到空化喷头3中，在供水软管中产生的流动阻力较小，经过固定底座308上设置的通孔307，流向混合通道303。经过收缩通道304，由于过流面积收缩骤减，静压减小，导致速度急剧上升，空化泡不断产生，在通过混合通道隔板309后，过流面积再次减少，空化泡数量剧增，并在过渡通道305内剧烈掺混，空化泡数量进一步增多。在进入出流通道310后，由于产生的空化气泡停留时间较短，没有足够的时间膨胀就流向了扩散通道313，液体速度由于空间的突然变大而导致速度降低，使得大量微小的气泡在扩散通道313内短暂停留、聚集、膨胀，加上通过所述扩散通道隔板312时通过分流，增加了空化液流的冲击压力，最后喷出作用于叶轮的表面。

但由于当含有大量空化泡的混合水进入到静止的水中后，由于水的粘性作用引起周围水的流动，从而使得混合射流水的直径不断扩大，但又由于距离的增大而导致能量的降低，会影响强化效果。所以通过检测仪器检测叶轮的表面残余压应力强度，若叶轮表面达不到性能要求，则通过扳手拧动喷头的壳体314来调节环形空腔306的大小，从而调节混合液流的流速和压力。同时在导轨支架4上移动空化喷头3，可调整空化喷头3的位置，从而调节空化喷头3到工件5表面的靶距，使混合液流的冲击压力达到理想数值。在所述调节滑动装置6上，前后移动所述滚动轴7可以使得叶轮轴向运动，转动所述滚动轴7可以使得叶轮5作圆周运动，从而让叶轮表面得到更好地强化。通过反复上述步骤来逐步改变混合射流的空化参数，最终达到最优强化效果。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种表面空化无丸强化处理装置，包括工作箱体(1)，所述工作箱体(1)内通过滚动轴(7)安装工件(5)，其特征在于，还包括调节滚动装置(6)和空化喷头(3)，所述滚动轴(7)两端安装调节滚动装置(6)，用于实现滚动轴(7)轴向移动；所述工作箱体(1)上安装可移动的空化喷头(3)，用于对工件(5)表面空化无丸强化；所述空化喷头(3)包括外壳(301)、固定底座(308)和喷头，所述外壳(301)根据流体方向依次设有混合腔(303)、收缩通道(304)和过渡通道(305)；所述混合腔(303)进口处安装固定底座(308)，所述固定底座(308)上设有若干通孔(307)，所述过渡通道(305)出口内螺纹连接喷头，通过调节喷头伸入过渡通道(305)出口内的深度，使过渡通道(305)与喷头之间形成环形空腔(306)。

2.根据权利要求1所述的表面空化无丸强化处理装置，其特征在于，所述喷头的壳体(314)内部根据流体方向依次设有出流通道(310)和扩散通道(313)。

3.根据权利要求2所述的表面空化无丸强化处理装置，其特征在于，所述混合腔(303)与收缩通道(304)之间设有均布的混合通道隔板(309)；所述出流通道(310)与扩散通道(313)之间设有均布的扩散通道隔板(312)。

4.根据权利要求3所述的表面空化无丸强化处理装置，其特征在于，若干所述混合通道隔板(309)组成的横截面积大于若干扩散通道隔板(312)组成的横截面积。

5.根据权利要求1所述的表面空化无丸强化处理装置，其特征在于，所述调节滚动装置(6)包括安装座和滑动体(604)，所述安装座安装在工作箱体(1)壁面，所述滑动体(604)与安装座内孔滚动副连接，使滑动体(604)在安装座内孔中轴向移动和旋转运动；所述滑动体(604)通过滚动轴承(603)安装在滚动轴(7)上。

6.根据权利要求5所述的表面空化无丸强化处理装置，其特征在于，所述安装座内孔靠外侧设置有限位块(605)。

7.根据权利要求5所述的表面空化无丸强化处理装置，其特征在于，所述滚动副包括若干滚珠(602)，若干所述滚珠(602)阵列均布嵌入安装在所述安装座内孔中。

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