CN110082559A - 一种喷丸过程中的速度测量装置及速度测量方法 - Google Patents

一种喷丸过程中的速度测量装置及速度测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种喷丸过程中的速度测量装置，包括钢板、压力膜盒传感器以及与压力膜盒传感器连接的显示仪表。测量方法，具体包括以下步骤：预喷丸，确定喷丸区域；将压力膜盒传感器安装在喷丸区域，将钢板安装在压力膜盒传感器上，并将压力膜盒传感器与显示仪表连接，设置显示仪表的显示速度为1S/次数；喷丸测量，对显示仪表上的数据进行记录；得到在该喷丸参数下，喷丸压力值；利用ABAQUS有限元软件，对弹丸流量测工况进行建模计算，提取出钢板的支反力数据和弹丸在该支反力时所对应的喷丸速度；将喷丸压力值与支反力数据进行对比，当喷丸压力值与支反力数据相近或相等时，即得出该弹丸的喷丸速度。本发明测量出不同喷丸参数下的喷丸速度。

Description

一种喷丸过程中的速度测量装置及速度测量方法
技术领域
本发明涉及零件表面强化技术领域，具体的说，是一种喷丸过程中的速度测量装置及速度测量方法。
背景技术
喷丸处理是一种被广泛采用的表面强化工艺，即使用丸粒轰击工件表面并植入残余压应力，提升工件疲劳强度的冷加工工艺。广泛用于提高零件机械强度以及耐磨性、抗疲劳和耐腐蚀性等，在现代航空制造中起到越来越重要的作用，已成为航空领域内重点研究内容之一。在研究过程中发现，喷丸工艺研究可通过实验测量得到不同工艺下的喷丸残余应力以及通过有限元计算分别得到不同速度下喷丸残余应力，但不同喷丸参数下的喷丸速度尚且未知，这使得这两种研究方法的配合存在一定的问题，故需得到不同喷丸参数下的喷丸速度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种喷丸过程中的速度测量装置及速度测量方法，可以测量出不同喷丸参数下的喷丸速度。
本发明通过下述技术方案实现：
一种喷丸过程中的速度测量装置，包括安装在喷丸设备喷嘴下方的钢板、安装在钢板远离喷丸设备喷嘴一侧的压力膜盒传感器以及与压力膜盒传感器连接的显示仪表。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述压力膜盒传感器的型号为JHBM-H1，所述显示仪表的型号为XMT808-I。
一种喷丸过程中的速度测量方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤S1：预喷丸，确定喷丸区域；
步骤S2：将压力膜盒传感器安装在喷丸区域，将钢板安装在压力膜盒传感器上，并将压力膜盒传感器与显示仪表连接，设置显示仪表的显示速度为1S/次；
步骤S3：喷丸测量，对显示仪表上的数据进行记录；
步骤S4：对数据采用取均值的方式，并进行力值单位换算，得到在该喷丸参数下，喷丸压力值；
步骤S5：利用ABAQUS有限元软件，对弹丸流量测量工况进行建模计算，提取出钢板的支反力数据和弹丸在该支反力时所对应的喷丸速度；
步骤S6：将喷丸压力值与支反力数据进行对比，当喷丸压力值与支反力数据相近或相等时，即得出该弹丸的喷丸速度。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S3具体是指：将喷丸设备上弹丸喷出的方向调整到与钢板平面垂直；在进行喷丸测量时，待喷丸10S后，开始进行显示仪表上的数据记录。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述钢板的长短均为150mm，厚度为2mm。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述喷丸配备喷嘴与钢板的距离为300mm。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明能够有效的测量出喷丸过程中，弹丸的速度；
(2)本发明操作方便，使用便捷，能够快速得出速度；
(3)本发明结构简单、实用性强。
附图说明
图1为中速度测量装置的结构示意图；
其中1-喷嘴，2-钢板，3-压力膜盒传感器，4-显示仪表。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
本发明通过下述技术方案实现，如图1所示，一种喷丸过程中的速度测量装置，包括安装在喷丸设备喷嘴1下方的钢板2、安装在钢板2远离喷丸设备喷嘴1一侧的压力膜盒传感器3以及与压力膜盒传感器3连接的显示仪表4。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述压力膜盒传感器3的型号为JHBM-H1，所述显示仪表4的型号为XMT808-I。
需要说明的是，通过上述改进，在使用时，将弹丸装入喷丸设备中，将压力膜盒传感器3安装在喷嘴1的正下方，在压力膜盒传感器3靠近喷嘴1的一侧固定安装一块钢板2，使得在喷丸过程中，弹丸从喷嘴1落在钢板2的表面，钢板2将受到的作用力传递给压力膜盒传感器3，压力膜盒传感器3将所受到的作用力传递给显示仪表4，使用者同时显示仪表4记录作用力的数据。将该作用力数据与该弹丸在该工况下利用ABAQUS有限元软件进行建模所得到的支反力进行对比，当两个数据相近或相等时，采用支反力所对应的喷丸速度则为测量的速度。
本发明中的压力膜盒传感器3、显示仪表4、喷丸设备均为现有技术；对于压力膜盒传感器3与显示仪表4的连接关系是非常现有的技术，本发明的改进点不在于压力膜盒传感器3和显示仪表4的连接关系。
实施例2：
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，一种喷丸过程中的速度测量方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：预喷丸，确定喷丸区域；具体是指，根据喷丸设备喷嘴1喷出弹丸的位置，确定喷丸区域；
步骤S2：将压力膜盒传感器3安装在喷丸区域，将钢板2安装在压力膜盒传感器3上，并将压力膜盒传感器3与显示仪表4连接，设置显示仪表4的显示速度为1S/次；设置显示比仪表的单位为Kg，并做归零处理；将钢板2安装在喷丸区域内，使得弹丸能够全部落在钢板上；
步骤S3：喷丸测量，对显示仪表4上的数据进行记录；具体是指：将喷丸设备上弹丸喷出的方向调整到与钢板2平面垂直；在进行喷丸测量时，待喷丸10S后，开始进行显示仪表4上的数据记录。10S后进行数据记录，有效的保证了数据的稳定性，减小了喷丸设备误差对数据的影响。
步骤S4：对数据采用取均值的方式，并进行力值单位换算，得到在该喷丸参数下，喷丸压力值；
步骤S5：利用ABAQUS有限元软件，对弹丸流量测量工况进行建模计算，提取出钢板2的支反力数据和弹丸在该支反力时所对应的喷丸速度；
步骤S6：将喷丸压力值与支反力数据进行对比，当喷丸压力值与支反力数据相近或相等时，即得出该弹丸的喷丸速度。
所述钢板2的长短均为150mm，厚度为2mm。
所述喷丸配备喷嘴1与钢板2的距离为300mm。
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
实施例3：
本实施例在为本发明的使用实施例，对喷丸参数为弹流量5kg/min，喷丸气压2bar的喷丸工况进行速度测量。
预先进行测量相关设备的准备，具体为型号JHBM-H1的压力膜盒传感器3、XMT808-I智能显示仪表4以及一块长宽均为150mm、厚度为2mm的钢板2。将压力膜盒传感器3与智能显示仪表4连接好，将钢板2粘接至压力膜盒传感器3表面；
调整喷丸设备喷嘴1位置进行90度预喷丸，设定喷丸距离为300mm，查看其喷丸区域小于钢板2尺寸，将压力膜盒传感器3置于喷丸区域，连接好电源，调整显示仪表4单位单位为Kg，设置显示速度为1S/次，并进行显示归零，具体的设备连接及摆放如图1所示。
然后调整喷丸机器喷口与钢板表面的距离，使得在喷丸过程中，所有弹丸均落在钢板表面，为了避免记录数据的不稳定，在喷丸过程张，待喷丸过程稳定后，通过与压力膜盒传感器相连的显示仪表4读出喷丸过程中弹丸冲击钢板2表面的喷丸作用力大小，记录显示仪表4上的数值，该数值为喷丸作用力的数据，记录时间为20S，即20个数据，测得的数据如表1所示。
0.85 0.83 0.81 0.84 0.85 0.81 0.84 0.8 0.79 0.78
0.81 0.79 0.78 0.81 0.85 0.93 0.95 0.81 0.77 0.79
表1
对该组数据进行处理，通过取均值的方式，并进行力值单位换算，计算得到该喷丸参数下，弹丸产生的冲击力为8.29N。
采用ABAQUS有限元软件，对5Kg弹流量测量工况进行建模计算。计算过程中，分别对喷丸速度为30—60m/s，间隔为5m/s的喷丸工况进行模拟，然后分别在后处理过程中提取出钢板2的支反力数值，提取得到的数据如附表2所示。
模拟喷丸速度/ms<sup>-1</sup> 30 35 40 45 50 55 60
支反力/N 4.33 5.75 7.12 8.30 9.07 11.04 15.88
表2
找到实验测得的喷丸压力数据近似接近45m/s模拟工况下得到的数据，亦即认为在实际工况下，弹丸量5kg/min，喷丸气压为2Bar的喷丸参数下，喷丸速度为45m/s。
通过该方法对弹丸量5kg/min的其他喷丸气压下的喷丸速度进行测量匹配。
若实验测量得到的压力数据在某个速度区间内，则重新对该区间内的速度工况进行细化模拟，直至得到相匹配的数值为止。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种喷丸过程中的速度测量装置，其特征在于：包括安装在喷丸设备喷嘴（1）下方的钢板（2）、安装在钢板（2）远离喷丸设备喷嘴（1）一侧的压力膜盒传感器（3）以及与压力膜盒传感器（3）连接的显示仪表（4）。
2.根据权利要求1所述的一种喷丸过程中的速度测量装置，其特征在于：所述压力膜盒传感器（3）的型号为JHBM-H1，所述显示仪表（4）的型号为XMT808-I。
3.根据权利要求2所述的一种喷丸过程中的速度测量方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤S1：预喷丸，确定喷丸区域；
步骤S2：将压力膜盒传感器（3）安装在喷丸区域，将钢板（2）安装在压力膜盒传感器（3）上，并将压力膜盒传感器（3）与显示仪表（4）连接，设置显示仪表（4）的显示速度为1S/次；
步骤S3：喷丸测量，对显示仪表（4）上的数据进行记录；
步骤S4：对数据采用取均值的方式，并进行力值单位换算，得到在该喷丸参数下，喷丸压力值；
步骤S5：利用ABAQUS有限元软件，对弹丸流量测工况进行建模计算，提取出钢板（2）的支反力数据和弹丸在该支反力时所对应的喷丸速度；
步骤S6：将喷丸压力值与支反力数据进行对比，当喷丸压力值与支反力数据相近或相等时，即得出该弹丸的喷丸速度。
4.根据权利要求3所述的一种喷丸过程中的速度测量方法，其特征在于：所述步骤S3具体是指：在进行喷丸测量时，待喷丸10S后，开始进行显示仪表（4）上的数据记录。
5.根据权利要求3所述的一种喷丸过程中的速度测量方法，其特征在于：所述钢板（2）的长短均为150mm，厚度为2mm。
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