CN114959219A - 一种长薄板试验件超声喷丸强化装置 - Google Patents

一种长薄板试验件超声喷丸强化装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种长薄板试验件超声喷丸强化装置，所述喷丸强化设备包括：第一支撑架、第二支撑架、第一机架、第二机架、减速电机、剪叉式升降台、超声振动装置、超声发生器。超声振动装置安装在剪叉式升降台上，通过线缆与智能数控超声波发生器连接。将剪叉式升降台与超声振动装置结合，实现对超声喷完高度的灵活调节。超声振动装置内部放置有喷丸，接通智能数控超声波发生器电源后，喷丸开始工作。在超声振动装置上方设有机架和滚筒架。机架上安装的滚筒受减速电机带动，实现试验件的进给。滚筒架上安装的滚筒随试验件进给而转动，抵消来自超声喷丸的作用力，防止长薄板试验件弯曲变形。本发明具有结构设计新颖、喷丸均匀的优点。

Description

一种长薄板试验件超声喷丸强化装置
技术领域：
本发明涉及金属表面强化设备技术领域，具体涉及一种长薄板试验件超声喷丸强化装置。
背景技术：
超声喷丸是一种新型高效节能的表面强化技术，利用智能数控超声波发生器将电流转换成超声频电振荡信号，并经过换能器转换成机械振动，振动频率一般在20kHz左右，再采用变幅杆将机械振动的幅值放大，驱动变幅杆工作端面上的弹丸不定向重复冲击金属材料的表面，向材料表层和亚表层引入有益的残余压应力场，进而有效抑制疲劳裂纹的萌生和扩展。
但是超声喷丸装置整体形态及应用场景较少，现有公开技术主要是对棒材、短板、扇叶等进行加工，而对于长薄板则少有报道。长薄板试验件长度较大，一般超声喷丸设备的尺寸难以满足喷丸要求，且较小的长宽比在加工过程中易引起试验件弯曲变形。为了解决这一问题，本发明提出一种可以加工长薄板的超声喷丸强化装置。
发明内容：
为了解决现有存在的问题，本发明提出一种可以加工长薄板并且可以调节喷丸高度的超声喷丸强化装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括第一支撑架、第二支撑架、第一机架、第二机架、减速电机、剪叉式升降台、超声振动装置、智能数控超声波发生器，其特征在于，所述第一支撑架和第二支撑架分别与第一机架、第二机架螺纹连接；所述第一机架、第二机架均设有U型槽，滚筒通过U型槽安装在第一机架、第二机架上；所述第一机架、第二机架顶端分别螺纹连接第一滚筒架、第二滚筒架；所述第一滚筒架、第二滚筒架开设有U型槽，滚筒通过U型槽安装在第一滚筒架、第二滚筒架上；
所述减速电机固定在平板上表面；所述平板通过双头螺柱分别与第一连接板、第二连接板固定连接；所述第一连接板和第二连接板通过螺纹分别与第一机架、第二机架固定连接；所述减速电机的输出轴与第一滑轮通过键连接；所述第一滑轮和第二滑轮、第三滑轮、传动带相互配合，控制试验件的进给；所述第二滑轮、第三滑轮焊接在第一机架、第一连接板上；
所述剪叉式升降台与超声振动装置通过螺纹连接固定；所述超声振动装置上端设有有机玻璃罩，有机玻璃罩可通过螺纹紧固调整所处位置；所述智能数控超声波发生器利用线缆与超声振动装置连接；所述超声振动装置内部放置有喷丸，加工时喷丸在超声振动装置、有机玻璃罩、试验件形成的封闭空间内运动，实现对试验件的表面强化。
所述第一滚筒架、第二滚筒架上安装的滚筒需保持至少有一个滚筒轴线与超声振动装置轴线相交。
所述有机玻璃罩轴线与超声振动装置轴线重合。
所述有机玻璃罩与试验件的间隙小于0.5mm。
本发明的一种长薄板试验件超声喷丸强化装置具有以下优点：
本发明提出的一种长薄板试验件超声喷丸强化装置，通过超声波驱动铸钢、铸铁、陶瓷等材料的弹丸以超高频率连续冲击被处理材料表面，实现材料表面强化处理。与常规喷丸技术相比，超声喷丸处理可以使材料表面形成较深的残余压应力层、加工硬化层和更低的表面粗糙度，还可以形成厚度为几十到几百微米的梯度纳米结构。梯度纳米结构对材料的硬度、塑性、耐疲劳性等均有一定提高。
本发明的超声喷丸装置主要由滚筒、超声振动装置、剪叉式升降台、减速电机、有机玻璃罩组成。减速电机与带传动相配合，为滚筒提供驱动力，控制试验件的匀速进给。采用双层滚筒设计，在下层滚筒带动试验件的同时，上层滚筒抵消了来自超声喷丸的作用力，防止试验件发生弯曲变形。将剪叉式升降台与超声振动装置结合，可灵活调控喷丸距离，达到最优喷丸效果。超声振动装置上端设有有机玻璃罩，保证了超声喷丸的密封性，加工过程安全稳定。
附图说明：
下面结合附图和实施方式对本发明一种长薄板试验件超声喷丸强化装置作进一步详细说明。
图1为本发明长薄板试验件超声喷丸强化装置示意图。
图2为滚筒与机架、滚筒架配合示意图。
图3为减速电机、滑轮、传动带等配合关系的结构示意图。
图4为超声振动装置与剪叉式升降台配合示意图。
图5为有机玻璃罩示意图。
图中
1.第一支撑架2.平板3.减速电机4.第一滑轮5.第一连接板6.传动带7.第三滑轮8.第二滑轮9.第一机架10.第一滚筒架11.有机玻璃罩12.滚筒13.第二滚筒架14.第二机架15.第二连接板16.双头螺柱17.第二支撑架18.剪叉式升降台181.剪叉臂182.丝杆183.把手184.连接杆19.超声振动装置20.线缆21.智能数控超声波发生器
具体实施方式：
本实施例是一种长薄板试验件超声喷丸强化装置。
如图1所示，本实施例长薄板试验件超声喷丸强化装置，它包括第一支撑架1、第二支撑架17、第一机架9、第二机架14、减速电机3、剪叉式升降台18、超声振动装置19、智能数控超声波发生器21。
所述第一支撑架1和第二支撑架17分别与第一机架9、第二机架14螺纹连接；所述第一机架9、第二机架14均设有U型槽，滚筒12通过U型槽安装在第一机架9、第二机架上14；所述第一机架9、第二机架14顶端分别螺纹连接第一滚筒架10、第二滚筒架13；所述第一滚筒架10、第二滚筒架13开设有U型槽，滚筒12通过U型槽安装在第一滚筒架10、第二滚筒架13上。
如图2所示，第一机架9、第二机架14上下两侧均设有螺纹孔，其中上侧螺纹孔用来连接滚筒架。在滚筒架、机架上安装的滚筒12规格完全相同，滚筒架上安装的滚筒12比机架上安装的滚筒12在竖直方向上高一个试验件厚度的距离。机架上安装滚筒12主要负责试验件的进给，滚筒架上安装的滚筒12主要负责抵消超声喷丸的作用力。
所述减速电机3固定在平板2上表面；所述平板2通过双头螺柱16分别与第一连接板5、第二连接板15固定连接；所述第一连接板5和第二连接板15通过螺纹分别与第一机架9、第二机架14固定连接；所述减速电机3的输出轴与第一滑轮4通过键连接；所述第一滑轮4和第二滑轮8、第三滑轮7、传动带6相互配合，控制试验件的进给；所述第二滑轮8、第三滑轮7焊接在第一机架9、第一连接板5上。
如图3所示，减速电机3输出轴输出的扭矩通过键连接传递到第一滑轮4。第一滑轮4与传动带6发生摩擦，促使传动带6运动。第二滑轮8分布于传动带6两端，两个第二滑轮8之间等间距分布第三滑轮7。第三滑轮7与第二滑轮8在安装时应保证传动带6水平无倾角。
所述剪叉式升降台18与超声振动装置19通过螺纹连接固定；所述超声振动装置19上端设有有机玻璃罩11，有机玻璃罩11可通过螺纹紧固调整所处位置；所述智能数控超声波发生器21利用线缆20与超声振动装置19连接；所述超声振动装置19内部放置有喷丸，加工时喷丸在超声振动装置19、有机玻璃罩11、试验件形成的封闭空间内运动，实现对试验件的表面强化。
如图4、图5所示，超声振动装置19主要由超声换能器、变幅杆、喷丸腔组成。当智能数控超声波发生器21接通电源后，产生的高压电信号通过线缆20传输至超声换能器，换能器将电信号转化为机械振动，变幅杆放大振动并传递到喷丸腔中，放置在喷丸腔内的喷丸获得驱动力。剪叉式升降台18可利用丝杆182和剪叉臂181的配合，将水平位移转化为竖直位移，调节喷丸高度。有机玻璃罩11锁紧在超声振动装置19上端，加工时调整有机玻璃罩11位置，形成密闭的喷丸空间。
工作过程
1、将试验件放置在滚筒12上，旋转把手183，利用剪叉式升降台18调节超声振动装置19高度。调整有机玻璃罩11高度，直到有机玻璃罩11与试验件接触为止。
2、接通智能数控超声波发生器21电源，喷丸受超声振动驱动，对试验件进行喷丸强化。
3、接通减速电机3电源，电机扭矩传递到滚筒12上，试验件在滚筒摩擦力作用下向前匀速运动，完成其他部分的强化，直到工作结束。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种长薄板试验件超声喷丸强化装置，包括第一支撑架、第二支撑架、第一机架、第二机架、减速电机、剪叉式升降台、超声振动装置、智能数控超声波发生器，其特征在于，所述第一支撑架和第二支撑架分别与第一机架、第二机架螺纹连接；所述第一机架、第二机架均设有U型槽，滚筒通过U型槽安装在第一机架、第二机架上；所述第一机架、第二机架顶端分别螺纹连接第一滚筒架、第二滚筒架；所述第一滚筒架、第二滚筒架开设有U型槽，滚筒通过U型槽安装在第一滚筒架、第二滚筒架上；
所述减速电机固定在平板上表面；所述平板通过双头螺柱分别与第一连接板、第二连接板固定连接；所述第一连接板和第二连接板通过螺纹分别与第一机架、第二机架固定连接；所述减速电机的输出轴与第一滑轮通过键连接；所述第一滑轮和第二滑轮、第三滑轮、传动带相互配合，控制试验件的进给；所述第二滑轮、第三滑轮焊接在第一机架、第一连接板上；
所述剪叉式升降台与超声振动装置通过螺纹连接固定；所述超声振动装置上端设有有机玻璃罩，有机玻璃罩可通过螺纹紧固调整所处位置；所述智能数控超声波发生器利用线缆与超声振动装置连接；所述超声振动装置内部放置有喷丸，加工时喷丸在超声振动装置、有机玻璃罩、试验件形成的封闭空间内运动，实现对试验件的表面强化。
2.根据权利要求一所述的一种长薄板试验件超声喷丸强化装置，其特征在于：所述第一滚筒架、第二滚筒架上安装的滚筒需保持至少有一个滚筒轴线与超声振动装置轴线相交。
3.根据权利要求一所述的一种长薄板试验件超声喷丸强化装置，其特征在于：所述有机玻璃罩轴线与超声振动装置轴线重合。
4.根据权利要求一所述的一种长薄板试验件超声喷丸强化装置，其特征在于：所述有机玻璃罩与试验件的间隙小于0.5mm。
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