[发明专利]单激励超声振动纵弯复合式孔壁挤压强化装置及强化方法

权利要求书

1.一种单激励超声振动纵弯复合式孔壁挤压强化装置，包括挤压头组件，其特征在于，所述的挤压头组件连接有变幅杆（2），所述的变幅杆（2）连接于超声纵弯振动换能器，所述的变幅杆（2）与超声纵弯振动换能器螺纹连接组成超声振子；所述的超声纵弯振动换能器从与变幅杆（2）连接的一端依次包括有前盖板（11）、压电片（10）、电极片（4）和后盖板（9），且串联连接；所述的每片压电片（10）由两个极化方向相反的1/2压电片组成一个整圆压电片；所述的超声振子外连接设置有套筒（8），所述的套筒（8）的末端固定设置有转接板（6），所述的转接板（6）的末端再与机床（15）相连。

2.根据权利要求1所述的一种单激励超声振动纵弯复合式孔壁挤压强化装置，其特征在于，所述的套筒（8）上设置有航空插头（5）；所述的电极片（4）的正负极引线与航空插头（5）的插座电极接口相连，航空插头（5）的电缆插头在套筒（8）外与超声电源正负极引线相连。

3.根据权利要求1所述的一种单激励超声振动纵弯复合式孔壁挤压强化装置，其特征在于，所述的压电片（10）设置四片，压电片（10）串联在前盖板（11）与后盖板（9）之间，由后盖板螺钉压紧固定。

4.根据权利要求1所述的一种单激励超声振动纵弯复合式孔壁挤压强化装置，其特征在于，所述的变幅杆（2）一端为螺柱，另一端开设有内螺纹；所述的挤压头组件与变幅杆（2）通过开设的内螺纹螺纹连接；所述的变幅杆（2）通过螺柱与超声纵弯振动换能器的前盖板（11）螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种单激励超声振动纵弯复合式孔壁挤压强化装置，其特征在于，所述的变幅杆（2）上设置有法兰，所述的超声振子通过变幅杆（2）上的的法兰以及法兰螺钉（3）与套筒（8）连接固定。

6.根据权利要求1所述的一种单激励超声振动纵弯复合式孔壁挤压强化装置，其特征在于，所述的转接板（6）通过转接板螺钉（7）与套筒（8）连接固定。

7.根据权利要求1所述的一种单激励超声振动纵弯复合式孔壁挤压强化装置，其特征在于，所述的挤压头组件包括开缝衬套挤压头（1）、铰刀（12）、孔边挤压头（13）、二次孔壁挤压头（14），所述的开缝衬套挤压头（1）、铰刀（12）、孔边挤压头（13）、二次孔壁挤压头（14）根据超声挤压工艺互换。

8.根据权利要求1~7任一所述的单激励超声振动纵弯复合式孔壁挤压强化方法，其特征在于，方法如下：

当超声电源提供高频电信号时，两个极化方向相反的1/2压电片产生方向相反的振动，从而使超声纵弯振动换能器产生纵向和弯曲两种方向的组合振动，进而带动挤压头组件产生纵弯振动；

步骤一：将挤压头组件设为开缝衬套挤压头（1），将工件（16）安装于开缝衬套（17）上，开缝衬套超声振动初次挤压强化；

步骤二：拆除开缝衬套；

步骤三：将开缝衬套挤压头（1）更换为铰刀（12），超声振动铰削；

步骤四：将铰刀（12）更换为孔边挤压头（13），超声振动孔口挤压强化；

步骤五：将孔边挤压头（13）更换为二次孔壁挤压头（14），超声振动孔壁二次挤压强化。

9.根据权利要求8所述的单激励超声振动纵弯复合式孔壁挤压强化方法，其特征在于，超声振动挤压过程中，所述的开缝衬套挤压头（1）、铰刀（12）、孔边挤压头（13）、二次孔壁挤压头（14）的最大轴向拉拔力为100kN，在恒挤压力过程中的挤压力控制范围为0.1kN～80kN，挤压速度为0.1～500mm/min。

10.根据权利要求8所述的一种单激励超声振动纵弯复合式孔壁挤压强化装置，其特征在于，所述的超声纵弯振动换能器负载功率为0～1000W，振动频率为20～50kHz，振幅为4～8μm。