WO2012060798A1 - Ультразвуковой инструмент для ударной обработки деталей и сварных соединений - Google Patents

Ультразвуковой инструмент для ударной обработки деталей и сварных соединений Download PDF

Info

Publication number
WO2012060798A1
WO2012060798A1 PCT/UA2011/000034 UA2011000034W WO2012060798A1 WO 2012060798 A1 WO2012060798 A1 WO 2012060798A1 UA 2011000034 W UA2011000034 W UA 2011000034W WO 2012060798 A1 WO2012060798 A1 WO 2012060798A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ultrasonic
working end
strikers
head
glass
Prior art date
Application number
PCT/UA2011/000034
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Якоб КЛЕЙМАН
Олександр ЛУГОВСЬКИЙ
Андрей МОВЧАНЮК
Original Assignee
КУДРЯВЦЕВ, Юрий
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by КУДРЯВЦЕВ, Юрий filed Critical КУДРЯВЦЕВ, Юрий
Publication of WO2012060798A1 publication Critical patent/WO2012060798A1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B24B1/04—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes subjecting the grinding or polishing tools, the abrading or polishing medium or work to vibration, e.g. grinding with ultrasonic frequency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
    • B24B39/006—Peening and tools therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
    • C21D7/06—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface by shot-peening or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/08—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/20—Particular design of joint configurations particular design of the joint lines, e.g. of the weld lines
    • B29C66/21—Particular design of joint configurations particular design of the joint lines, e.g. of the weld lines said joint lines being formed by a single dot or dash or by several dots or dashes, i.e. spot joining or spot welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/814—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps
    • B29C66/8141—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined
    • B29C66/81427—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined comprising a single ridge, e.g. for making a weakening line; comprising a single tooth
    • B29C66/81429—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined comprising a single ridge, e.g. for making a weakening line; comprising a single tooth comprising a single tooth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/816—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the mounting of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps
    • B29C66/8161—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the mounting of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps said pressing elements being supported or backed-up by springs or by resilient material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/84—Specific machine types or machines suitable for specific applications
    • B29C66/861—Hand-held tools

Definitions

  • the invention relates to the field of technological use of energy of ultrasonic vibrations and can be applied in mechanical engineering, aircraft manufacturing, shipbuilding, construction of steel towers, oil platforms, artificial islands and railway bridges, as well as in other industries in which designs operating under alternating load conditions are used and, accordingly, having a high probability of fatigue failure.
  • Surface impact treatment of metal products and welds significantly increases the working capacity and service life of structures.
  • plastic deformation such as balls, rollers, shot blasting, vibro-rolling, and others, are widely used.
  • Significantly increased interest in high-energy types of surface treatment which include surface hardening using intense ultrasonic vibrations. This method allows to achieve a significant increase in fatigue strength and wear resistance of structures.
  • the efficiency and productivity of the ultrasonic impact process largely depends on the design of the ultrasonic tool used. 01
  • the prior art includes a tool for impact processing of parts and welded joints (Indian patent ⁇ »2179919 C2, IPC B25D 9/14, V06V 1/08, V06V 1/12, V24V 39/04, 2000), comprising a housing with a handle, an excitation source oscillations in the form of an ultrasonic vibrating drive with an ultrasonic transducer and a forced cooling system, placed with a gap in the housing on the slide rails with the possibility of reciprocating motion and in contact with the housing through a spring, as well as a head with strikers fixed on the housing coaxially with the vibratory drive, and the strikers are mounted movably in the holes of the head normally to the end working surface of the vibratory drive and come into contact with it when it is pressed to the workpiece surface of the part or weld.
  • the air cooling system removes heat only from the ultrasonic transducer.
  • the head with strikers which is very hot during operation, is not cooled in this device, which significantly reduces the time of continuous operation of the percussion instrument.
  • Another disadvantage of the known device is that when the vibratory drive is excited, the strikers, elastically pressed to the surface to be treated, begin to move back and forth in the holes of the head and shockly process the surface. But at the same time, only holes are formed on the surface of the part.
  • the operator To process the surface of a part or weld, the operator must move the ultrasonic tool on the surface or along the weld, overcoming the resistance of the metal, which is deformed. This reduces the quality of processing due to the instability during such a movement of the operator’s clamp of the tool to the surface and leads to rapid fatigue of the operator, which reduces the productivity of the process.
  • the prior art also includes an ultrasonic tool for impact processing of parts and welded joints (Patent of Ukraine X ° 68264, IPC V24V 39/00, V06V 1/06, 2007), comprising a housing with a handle in which on the slide rails with the possibility of axial reciprocating a metal cup is installed in the movement, in which an ultrasonic vibrational reciprocating drive is installed through the vibration isolation seal, a pneumatic chamber with a spring is placed coaxially with the cup in the body, the cup is also equipped with a nozzle, and which is rotatable about an axis and mounted quick release head with strikers mounted with the possibility of reciprocating movement and contact with the output end of the vibrating actuator.
  • Such an instrument has an ineffective cooling system: a heated ultrasonic vibratory drive, placed in a sealed metal can, only gives off a small external surface due to convection of atmospheric air.
  • the heated head with strikers also does not have forced cooling and is cooled only due to ineffective natural air convection. Dust, contaminants and metal shavings covering the work surface during impact processing, firstly, interfere with visual inspection places of processing, and secondly, getting into the small gaps between the movable strikers and the head spell the strikers and stop the vibration mode of the tool.
  • the tool under consideration does not ensure the stability of the quality of surface treatment and welded joints and does not allow to achieve high productivity of the process due to the fast fatigue of the operator.
  • the operator is forced to move the vibrating tool along the surface of the part or along the weld, overcoming the resistance of plastically deformable metal.
  • Patent of Ukraine JYO 87006, IPC ⁇ 24 ⁇ 39/00, ⁇ 06 ⁇ 1/06, ⁇ 24 ⁇ 1/04 2009 with the properties of the preamble of paragraph 1 of the claims discloses a device for ultrasonic tools for impact processing of parts and welded joints, which already has a reliable forced air cooling system.
  • the air outlet through the openings of the holder with the strikers towards the work surface provides blowing off of dirt and dust from the work surface and prevents jamming of the strikers in the holder due to clogging of gaps.
  • the invention is presented and characterized in the main formula.
  • the purpose of the invention is to improve the known ultrasonic tool for impact processing of parts and welded joints by improving the quality and productivity of the surface treatment process and welded joints by providing the strikers with additional vibratory movements in the direction along the weld parallel to the working end of the vibratory drive.
  • An ultrasonic tool for impact processing of parts and welded joints consists of a housing with a handle, in which a slide is placed with the possibility of movement along the housing along the housing, a cup is fixed on one end of which a head with strikers is fixed, a fitting for supplying forced air is placed on the other end cooling and the electric cable of the ultrasonic oscillator, and in the middle of the glass is acoustically isolated an ultrasonic vibratory drive of reciprocating movements, the working end of which is in contact with the ends of the strikers of the head, mounted with the possibility of movement perpendicular to the working end of the vibration drive and pressed to the work surface with a spring located between the body and the glass, and a through passage of air is provided in the glass forced cooling systems from the end with the fitting, around the surface of the vibration drive and to the end with the head and strikers, at the working end ultra of the sound vibratory drive, an additional inclined surface is made in the form of a chamfer, and two crackers are additionally
  • Improving the quality and productivity of the processing of parts and welded joints is achieved by providing the strikers with the additional possibility of vibrational movement along the weld or parallel to the surface of the workpiece.
  • the strikers are placed in different breadcrumbs, which upon elastic contact with the inclined chamfer of the vibration drive bounce in different directions, the ultrasonic instrument and, accordingly, the operator do not feel these movements of the strikers.
  • the tool remains stationary and does not require additional operator effort to holding the vibrating tool in place. Additional vibratory movements of the strikers along the weld allow the operator to easily move the tool, without making unnecessary movements and without experiencing additional loads.
  • figure 2 presents an enlarged diagram of the design of the head with strikers
  • the ultrasonic tool for impact machining of parts and welded joints (FIG. 1) comprises a housing 1 with a handle 2, in which a cup 4 is installed using the sliding guides 3. Thanks to the pin 5, which is mounted on the cup 4 and enters into a longitudinal groove body 1, the movement of the glass is limited. At one end of the glass 4, a head 6 with the strikers is fixed 7. In the middle of the glass 4, an ultrasonic vibrational reciprocating drive is acoustically decoupled (conventionally not shown in Fig. 1).
  • Ultrasonic instrument works as follows. Compressed air is supplied to nozzle 8. The air passes through the glass 4, cools the ultrasonic transducer and leaves the glass through the head 6, cooling the output end of the transformer of vibrational velocity 14, crackers 18 and strikers 7. The ultrasonic instrument is ready for operation. The strikers 7 are brought into mechanical contact with the treated metal surface 1 1. By pressing through the handle 2, the operator shifts the housing 1 relative to the cup 4, compressing the spring 10. The tool is pressed against the treated surface by the spring 10 with a force of 40 ... 60 N. Simultaneously, the cable 9 is fed the voltage of the ultrasonic frequency from the oscillation generator to the ultrasonic transducer of the vibration drive and excites in it resonant elastic longitudinal mechanical vibrations.
  • the transformer of the vibrational velocity 14 increases the amplitude of the oscillations of the output end (up to 20 ... ZOkmkm).
  • the strikers 7 in contact with him also begin to perform longitudinal vibrations due to the shock interaction, moving in the holes of the crackers 18.
  • the kinetic energy received by the strikers 7 from the ultrasonic transducer is spent on deforming the surface and on their elastic rebound back.
  • the annular spring 19 presses the crackers 18 against the inclined surface of the chamfer 15 of the working end face of the vibration drive. Due to their impact interaction, a force is generated, one of the components of which is directed along the sliding guides 16, i.e. parallel to the working end of the transformer of vibrational speed 14.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

Изобретение относится к ультразвуковым инструментам для ударной обработки деталей и сварных соединений. Инструмент содержит корпус с ручкой и направляющими скольжения, в которых установлен с возможностью осевого возвратно-поступательного движения стакан. В середину стакана помещен ультразвуковой вибрационный привод, рабочий торец которого выполнен с наклонной поверхностью. На торце стакана размещена головка, в которой размещены два сухаря, имеющие выступы с наклонными поверхностями, которые поджаты к наклонной поверхности рабочего торца вибрационного привода. Сухари выполнены с возможностью передвижения параллельно рабочему торцу вибрационного привода и в них выполнены отверстия, в которых расположены бойки. Торцы бойков взаимодействуют с рабочим торцом вибрационного привода. Бойки установлены подвижно в головке с возможностью движения перпендикулярно к рабочему торцу вибрационного привода.

Description

Ультразвуковой инструмент для ударной обработки деталей и сварных соединений
Область изобретения
Изобретение относится к области технологического использования энергии ультразвуковых колебаний и может быть применено в машиностроении, авиастроении, судостроении, строительстве стальных башен, нефтяных платформ, искусственных островов и железнодорожных мостов, а также в других отраслях промышленности, в которых применяются конструкции, работающие в условиях знакопеременной нагрузки и, соответственно, имеющие большую вероятность усталостного разрушения. Поверхностная ударная обработка металлических изделий и сварных швов, как заключительная технологическая операция, значительно увеличивает работоспособность и срок службы конструкций. На сегодняшний день значительное распространение получили методы поверхностной обработки с помощью пластической деформации, такие как обработка шариками, роликами, дробеструйная обработка, виброобкатывание и другие. Значительно повысился интерес к высокоэнергетическим видам обработки поверхности, к которым относится и поверхностное упрочнение с помощью интенсивных ультразвуковых колебаний. Этот метод позволяет достичь существенного повышения усталостной прочности и износостойкости конструкций. В свою очередь, эффективность и производительность процесса ультразвуковой ударной обработки в значительной степени зависит от конструкции применяемого ультразвукового инструмента. 01
2
Предпосылки создания изобретения
Уровень техники включает инструмент для ударной обработки деталей и сварных соединений (патент России Ν» 2179919 С2, МПК B25D 9 / 14, В06В 1 / 08, В06В 1 / 12, В24В 39/04, 2000), содержащий корпус с ручкой, источник возбуждения колебаний в виде ультразвукового вибрационного привода с ультразвуковым преобразователем и системой принудительного охлаждения, размещенного с зазором в корпусе на направляющих скольжения с возможностью возвратно - поступательного движения и контактирующего с корпусом через пружину, а также головку с бойками, зафиксированную на корпусе соосно с вибрационным приводом , причем бойки установлены подвижно в отверстиях головки нормально к торцевой рабочей поверхности вибрационного привода и контактируют с ней при поджатии к обрабатываемой поверхности детали или сварного шва.
В таком устройстве воздушная система охлаждения отводит тепло только от ультразвукового преобразователя. Головка с бойками, которая сильно нагревается во время работы, в данном устройстве не охлаждается, что значительно уменьшает время непрерывной работы ударного инструмента. Другим недостатком известного устройства является то, что при возбуждении вибрационного привода бойки, упруго прижатые к обрабатываемой поверхности, начинают двигаться возвратно-поступательно в отверстиях головки и ударно обрабатывать поверхность. Но при этом на поверхности детали образуются только лунки. Для обработки поверхности детали или сварного шва оператор должен перемещать ультразвуковой инструмент по поверхности или вдоль сварного шва, преодолевая сопротивление металла, который деформируется. Это снижает качество обработки вследствие нестабильности при таком движении прижима оператором инструмента к поверхности и приводит к быстрой утомляемости оператора, что снижает производительность технологического процесса.
Уровень техники также включает ультразвуковой инструмент для ударной обработки деталей и сварных соединений (Патент Украины Х° 68264, МПК В24В 39/00, В06В 1 / 06, 2007), содержащий корпус с ручкой, в котором на направляющих скольжения с возможностью осевого возвратно-поступательного движения установлен металлический стакан, в котором через виброизоляционное уплотнение установлен ультразвуковой вибрационный привод возвратно-поступательных перемещений, соосно со стаканом в корпусе размещена пневмокамера с пружиной, стакан оснащен также насадкой, на которой с возможностью поворота вокруг оси и быстрого съема установлена головка с бойками, установленными с возможностью возвратно-поступательного движения и контакта с выходным торцом вибрационного привода.
Такой инструмент имеет малоэффективную систему охлаждения: нагретый ультразвуковой вибрационный привод, размещенный в герметичном металлическом стакане, только малой внешней поверхностью отдает тепло за счет конвекции атмосферного воздуха. Нагретая головка с бойками также не имеет принудительного охлаждения и охлаждается только за счет малоэффективной естественной конвекции воздуха. Пыль, элементы загрязнения и металлическая стружка, покрывающие обрабатываемую поверхность при ударной обработке, во-первых, мешают визуальному осмотру места обработки, а во-вторых, попадая в малые зазоры между подвижными бойками и головкой заклинают бойки и прекращают вибрационный режим работы инструмента. Как и в предыдущей конструкции, инструмент, который рассматривается, не обеспечивает стабильность качества обработки поверхностей и сварных соединений и не позволяет достичь высокой производительности технологического процесса вследствие быстрой утомляемости оператора. Оператор при работе вынужден перемещать вибрирующий инструмент по поверхности детали или вдоль сварного шва, преодолевая сопротивление пластически деформируемого металла.
Патент Украины JYO 87006, МПК В24В 39/00, В06В 1 / 06, В24В 1 / 04 2009 со свойствами преамбулы пункта 1 формулы изобретения раскрывает устройство ультразвукового инструмента для ударной обработки деталей и сварных соединений, который уже имеет надежную систему принудительного воздушного охлаждения. Выход воздуха через отверстия державки с бойками в сторону обрабатываемой поверхности обеспечивает сдув загрязнений и пыли с обрабатываемой поверхности и препятствует заклиниванию бойков в державке из-за засорения зазоров.
Но и эта конструкция имеет существенный недостаток. Как и в предыдущих случаях, инструмент, который рассматривается, не позволяет обеспечить стабильность качества обработки деталей и сварных соединений и не позволяет достичь высокой производительности технологического процесса вследствие быстрой утомляемости оператора, так как оператор при работе вынужден перемещать вибрирующий инструмент по поверхности детали или вдоль сварного шва, преодолевая сопротивление пластически деформируемого металла. Оператор при работе с таким инструментом вынужден несколько раз перемещать инструмент вперед-назад вдоль сварного шва для усреднения качества обработки и заглаживания деформируемой канавки, которая образуется вдоль сварного шва. Производительность процесса ультразвуковой ударной обработки при этом значительно снижается.
Данный заявитель сконструировал и воплотил это изобретение для преодоления этих недостатков и получения дальнейших преимуществ.
Изложение сущности изобретения
Изобретение представлено и охарактеризовано в основной формуле. Цель изобретения - усовершенствовать известный ультразвуковой инструмент для ударной обработки деталей и сварных соединений путем повышения качества и производительности процесса обработки поверхностей и сварных соединений за счет предоставления бойкам дополнительных вибрационных движений в направлении вдоль сварного шва параллельно рабочему торцу вибрационного привода. Ультразвуковой инструмент для ударной обработки деталей и сварных соединений согласно изобретению состоит из корпуса с рукояткой, в котором с помощью направляющих скольжения с возможностью движения вдоль корпуса размещен стакан, на одном торце которого зафиксирована головка с бойками, на другом торце размещен штуцер для подвода воздуха системы принудительного охлаждения и электрический кабель генератора ультразвуковых колебаний, а в середине стакана акустически развязано размещен ультразвуковой вибрационный привод возвратно-поступательных перемещений, рабочий торец которого контактирует с торцами бойков головки, установленных с возможностью движения перпендикулярно к рабочему торцу вибрационного привода и поджатая к обрабатываемой поверхности с помощью пружины, которая находится между корпусом и стаканом, причем в стакане обеспечен сквозной проход воздуха системы принудительного охлаждения от торца со штуцером, вокруг поверхности вибрационного привода и к торцу с головкой и бойками, на рабочем торце ультразвукового вибрационного привода дополнительно выполнена наклонная поверхность в виде фаски, а в головке дополнительно размещены на направляющих скольжения два сухаря, имеющих выступы с наклонными поверхностями, которыми они с помощью кольцевой пружины поджаты к наклонной поверхности рабочего торца вибрационного привода, причем сухари имеют возможность двигаться параллельно рабочему торцу вибрационного привода и в них в одной плоскости выполнены отверстия, в которых размещены бойки.
Повышение качества и производительности процесса обработки деталей и сварных соединений достигается благодаря предоставлению бойкам дополнительной возможности вибрационного движения вдоль сварного шва или параллельно обрабатываемой поверхности детали. При этом, благодаря тому, что бойки размещены в разных сухарях, которые при упругом контакте с наклонной фаской вибрационного привода отскакивают в разные стороны, ультразвуковой инструмент и, соответственно, оператор не чувствуют этих движений бойков. Инструмент остается неподвижным и не требует дополнительных усилий оператора для удержания вибрирующего инструмента на месте. Дополнительные вибрационные движения бойков вдоль сварного шва позволяют оператору легко перемещать инструмент, не совершая при этом лишних движений и не испытывая дополнительных нагрузок.
Краткое описание графического материала
Эти и другие характеристики изобретения станут еще более понятными из нижеследующего описания предпочтительной формы воплощения изобретения, представленной в виде не ограничивающих примеров, со ссылкой на прилагаемый графический материал, где: на Фиг.1 показана схема предложенного ультразвукового инструмента;
на Фиг.2 представлена увеличенная схема конструкции головки с бойками;
на фиг.З - сечение головки по плоскости направляющих скольжения. Детальное описание предпочтительного варианта Ультразвуковой инструмент для ударной обработки деталей и сварных соединений (фиг.1) содержит корпус 1 с рукояткой 2, в котором с помощью направляющих скольжения 3 установлен стакан 4. Благодаря штифту 5, который закреплен на стакане 4 и входит в продольный паз корпуса 1, движения стакана ограничены. На одном торце стакана 4 зафиксирована головка 6 с бойками 7. В середине стакана 4 акустически развязано размещен ультразвуковой вибрационный привод возвратно-поступательных перемещений (на фиг.1 условно не показан). Акустическая развязка достигается благодаря креплению ультразвукового привода, образованного ультразвуковым преобразователем, соединенным с трансформатором колебательной скорости, через виброизоляционное уплотнение узловой плоскостью, т. е. местом, где колебания отсутствуют либо имеют минимальную величину. На втором торце стакана 4 размещен штуцер 8 для подвода воздуха системы принудительного охлаждения и электрический кабель 9 генератора ультразвуковых колебаний (на схеме условно не показан). Стакан 4, а, соответственно, и головка 6 с бойками 7 поджимаются пружиной 10 к обрабатываемой поверхности 1 1. Головка 6 установлена на торце стакана 4 с возможностью поворота и быстрого съема. Достигается это с помощью шарика 12 (Фиг.2), плоской цилиндрической пружины 13 и лунок на цилиндрической поверхности головки 6, в которые имеет возможность заходить шарик 12. На рабочем торце ультразвукового вибрационного привода, в качестве которого выступает выходной торец трансформатора колебательной скорости 14, выполнена наклонная поверхность в виде фаски 15. В головке 6 на направляющих скольжения 16 (Фиг.З) размещены два сухаря 18, имеющие выступы с наклонными поверхностями, которыми они с помощью кольцевой пружины 19 прижимаются к наклонной поверхности 15 рабочего торца вибрационного привода. Сухари имеют возможность двигаться по направляющим скольжения 16 лишь параллельно рабочему торцу вибрационного привода и у них в одной плоскости выполнены отверстия, в которых размещены бойки 7.
Ультразвуковой инструмент работает следующим образом. К штуцеру 8 подводят сжатый воздух. Воздух проходит сквозь стакан 4, охлаждает ультразвуковой преобразователь и выходит из стакана через головку 6, охлаждая выходной торец трансформатора колебательной скорости 14, сухари 18 и бойки 7. Ультразвуковой инструмент готов к работе. Бойки 7 вводят в механический контакт с обрабатываемой металлической поверхностью 1 1. Нажатием через рукоятку 2 оператор смещает корпус 1 относительно стакана 4, сжимая пружину 10. Инструмент прижимается к обрабатываемой поверхности пружиной 10 с усилием 40 ... 60 Н. Одновременно через кабель 9 подается напряжение ультразвуковой частоты от генератора колебаний на ультразвуковой преобразователь вибрационного привода и возбуждает в нем резонансные упругие продольные механические колебания. Трансформатор колебательной скорости 14 увеличивает амплитуду колебаний выходного торца (до 20 ... ЗОмкм). Бойки 7, находящихся в контакте с ним, также начинают из-за ударного взаимодействия совершать продольные колебания, двигаясь в отверстиях сухарей 18. При этом кинетическая энергия, полученная бойками 7 от ультразвукового преобразователя, расходуется на деформирование поверхности и на их упругий отскок назад. Одновременно кольцевая пружина 19 прижимает сухари 18 к наклонной поверхности фаски 15 рабочего торца вибрационного привода. Вследствие их ударного взаимодействия образуется сила, одна из составляющих которой направлена вдоль направляющих скольжения 16, т.е. параллельно рабочему торцу трансформатора колебательной скорости 14. Это приводит к возбуждению вибрационного движения сухарей с бойками параллельно рабочему торцу. При этом сухари, касаясь наклонной поверхности, будут отскакивать в разные стороны и поэтому эти колебания не будут сдвигать с места весь ультразвуковой инструмент и требовать дополнительных усилий оператора для удержания инструмента на месте. Расположение бойков в сухарях в одной плоскости позволит оператору двигать инструмент вдоль сварного шва, образуя деформируемую канавку. Воздух, выходящий через головку 6, очищает обрабатываемую поверхность для постоянного визуального наблюдения и предотвращает попадание продуктов обработки (окалина, ржавчина, грязь и т.п.) в отверстия сухарей и на направляющие скольжения.
Созданное в инструменте дополнительное колебательное движение бойков параллельно обрабатываемой поверхности обеспечивает легкое передвижение инструмента вдоль сварного шва или обрабатываемой поверхности. Теперь оператору нет необходимости преодолевать сопротивление деформируемого металла и прикладывать усилия для перемещения инструмента. Отпадает и необходимость несколько раз проходить по сварному шву для усреднения качества обработки и заглаживания деформируемой канавки вдоль сварного шва. Это существенно повысит качество и производительность технологии ультразвуковой ударной обработки деталей и сварных соединений.

Claims

Формула изобретения
5 1. Ультразвуковой инструмент для ударной обработки деталей и сварных соединений; указанный инструмент содержит корпус с рукояткой, в котором с помощью направляющих скольжения с возможностью движения вдоль корпуса размещен стакан, на одном торце которого зафиксирована головка с бойками, на другом торце
^ размещен штуцер для подвода воздуха системы принудительного охлаждения и электрический кабель генератора ультразвуковых колебаний, а в середине стакана акустически развязано размещен ультразвуковой вибрационный привод возвратно-поступательных перемещений, рабочий торец которого контактирует с торцами бойков головки, установленных с возможностью движения
15 перпендикулярно к рабочему торцу вибрационного привода и поджатия к обрабатываемой поверхности с помощью пружины, которая находится между корпусом и стаканом, причем в стакане обеспечен сквозной проход воздуха системы принудительного охлаждения от торца со штуцером, вокруг поверхности
2Q вибрационного привода и к торцу с головкой и бойками, отличающийся тем, что на рабочем торце ультразвукового вибрационного привода дополнительно выполнена наклонная поверхность в виде фаски, а в головке дополнительно размещены на направляющих скольжения два сухаря, имеющие выступы с наклонными поверхностями, которыми они с помощью кольцевой пружины поджаты к наклонной поверхности рабочего торца вибрационного привода, причем сухари имеют возможность двигаться параллельно рабочему торцу вибрационного привода и в них в одной плоскости выполнены отверстия, в которых размещены бойки.
PCT/UA2011/000034 2010-11-04 2011-05-11 Ультразвуковой инструмент для ударной обработки деталей и сварных соединений WO2012060798A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201013104 2010-11-04
UAA201013104A UA105363C2 (ru) 2010-11-04 2010-11-04 Ультразвуковой инструмент для ударной обработки деталей и сварных соединений

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012060798A1 true WO2012060798A1 (ru) 2012-05-10

Family

ID=46024716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2011/000034 WO2012060798A1 (ru) 2010-11-04 2011-05-11 Ультразвуковой инструмент для ударной обработки деталей и сварных соединений

Country Status (2)

Country Link
UA (1) UA105363C2 (ru)
WO (1) WO2012060798A1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107530977A (zh) * 2015-04-15 2018-01-02 欧拓管理公司 发动机盖装置
JP2018500979A (ja) * 2014-12-04 2018-01-18 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 平坦折り畳みレスピレータ
EP3486020A4 (en) * 2016-07-14 2019-05-22 Vila Noria, Carles ULTRASOUND WELDING DEVICE

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1097482A2 (ru) * 1982-12-29 1984-06-15 Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина Ультразвуковой многобойковый инструмент
SU1199598A1 (ru) * 1983-01-14 1985-12-23 Новосибирский электротехнический институт Способ ультразвуковой упрочн юще-чистовой обработки и устройство дл его осуществлени
UA87006C2 (ru) * 2007-06-08 2009-06-10 Георгий Иванович Прокопенко Ультразвуковой инструмент для деформационного упрочнения и релаксационной обработки металлов

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1097482A2 (ru) * 1982-12-29 1984-06-15 Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина Ультразвуковой многобойковый инструмент
SU1199598A1 (ru) * 1983-01-14 1985-12-23 Новосибирский электротехнический институт Способ ультразвуковой упрочн юще-чистовой обработки и устройство дл его осуществлени
UA87006C2 (ru) * 2007-06-08 2009-06-10 Георгий Иванович Прокопенко Ультразвуковой инструмент для деформационного упрочнения и релаксационной обработки металлов

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018500979A (ja) * 2014-12-04 2018-01-18 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 平坦折り畳みレスピレータ
CN107530977A (zh) * 2015-04-15 2018-01-02 欧拓管理公司 发动机盖装置
EP3486020A4 (en) * 2016-07-14 2019-05-22 Vila Noria, Carles ULTRASOUND WELDING DEVICE

Also Published As

Publication number Publication date
UA105363C2 (ru) 2014-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2540230C2 (ru) Ультразвуковой инструмент для деформационной обработки поверхностей и сварных соединений
US7431779B2 (en) Ultrasonic impact machining of body surfaces to correct defects and strengthen work surfaces
US8011096B2 (en) Methods for increasing the fatigue life, of crankshafts
JPS59142078A (ja) 衝撃工具
CN110724804A (zh) 一种齿根齿面超声辅助振动喷丸强化工艺方法
WO2010013658A1 (ja) 溶接継手の疲労特性改善打撃処理方法及びその疲労特性改善打撃処理装置並びに耐疲労特性に優れた溶接構造物
WO2008150250A1 (fr) Outil ultrasonique destiné à augmenter la résistance mécanique de métaux et à les traiter par relaxation
CN109249317B (zh) 一种超声喷丸高效均匀加工各种型面的系统及使用方法
WO2012060798A1 (ru) Ультразвуковой инструмент для ударной обработки деталей и сварных соединений
CA2491743A1 (en) Ultrasonic impact machining of body surfaces to correct defects and strengthen work surfaces
WO2014168598A1 (ru) Ультразвуковой инструмент для ударной обработки поверхностей деталей
WO2012074499A1 (ru) Ультразвуковой инструмент для ударной обработки поверхностей деталей
WO2014156510A1 (ja) 疲労試験装置
WO2012064310A1 (ru) Ультразвуковой инструмент для ударной обработки труднодоступных мест деталей и сварных соединений
RU2394919C1 (ru) Способ ультразвуковой обработки сварных металлоконструкций
WO2007015688A1 (fr) Procede de traitement par vibroimpulsions ultrasonores de la surface de produits longs
JP4509714B2 (ja) 表面改質方法および表面改質装置
EP2389273B1 (en) Ultrasonic treatment device
RU2252859C1 (ru) Ультразвуковой инструмент для снятия остаточных напряжений и упрочнения поверхностей металлов
CN115608904A (zh) 压电驱动式侧向冲击微锻机构
JP2013233590A (ja) 疲労特性に優れる溶接継手
KR102402774B1 (ko) 용접부 고주파 표면 충격처리장치, 그 고주파 표면 충격처리장치를 이용한 철도차량의 대차프레임 제작방법
UA107039C2 (ru) Ультразвуковой инструмент для ударной обработки поверхностей деталей
RU2259912C1 (ru) Ультразвуковой виброударный инструмент
JP2013233589A (ja) 溶接部のピーニング方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11838333

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11838333

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1