[实用新型]单激励超声振动纵弯复合式孔壁挤压强化装置

说明书

本实用新型公开了单激励超声振动纵弯复合式孔壁挤压强化装置，属于一种孔边、孔壁挤压强化的装置与方法，本实用新型的装置包括挤压头组件，挤压头组件连接有变幅杆，变幅杆连接于超声纵弯振动换能器，变幅杆与超声纵弯振动换能器螺纹连接组成超声振子；超声纵弯振动换能器从与变幅杆连接的一端依次串联包括有前盖板、压电片、电极片和后盖板，超声振子外连接设置有套筒，套筒的末端固定设置有转接板，转接板的末端再与机床相连；利用本实用新型的装置及方法可以改善孔的疲劳强度和抗腐蚀性能，提高孔的使用寿命提供了一种新的技术与方法。

技术领域

本实用新型涉及一种孔边、孔壁挤压强化的装置与方法，具体涉及一种单激励超声振动纵弯复合式孔壁挤压强化装置及方法。

背景技术

机构零部件在运转过程中不断地承受着循环应力的作用，其失效形式大部分为疲劳破坏，而构件连接孔周围是应力集中的关键区域，在孔承受载荷作用时，容易产生应力集中，形成疲劳裂纹源，使结构件的整体使用寿命降低，可以说孔结构的使用寿命直接决定了结构件的使用寿命。孔挤压技术利用一个直径大于孔径、硬度高于连接孔材料的挤压棒或圆球挤过连接孔，使孔壁材料发生弹塑性变形，经孔挤压强化后的孔壁引入大深度高幅值可控残余压应力层，改善孔结构在外载荷作用下的孔边局部应力分布状态，抑制或延缓裂纹的扩展，大幅提高连接孔疲劳强度、抗应力腐蚀和抗腐蚀疲劳性能，从而达到延长零部件使用寿命的目的。

在孔挤压过程中，由于挤压轴与孔内壁直接接触，挤压力大，极易发生折断，特别是小孔件的挤压处理，折断后的芯棒很难取出，容易对壁面造成划痕，寻找一种新型孔挤压方式对提高孔机构的使用寿命具有十分重要的意义。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的问题，公开了一种单激励超声振动纵弯复合式孔壁挤压强化装置，本实用新型的强化装置中通过设置的超声纵弯振动换能器，在超声电源高频电信号激励下产生纵弯振动，对孔边与孔壁进行局部强化处理，提高连接结构疲劳寿命，从而实现连接结构长寿命、高可靠性、低维修成本的目的，解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型是这样的实现的：

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，挤压头组件连接有变幅杆，所述的变幅杆连接于超声纵弯振动换能器，所述的变幅杆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连接的一端依次串联包括有前盖板、压电片、电极片和后盖板，所述的每片压电片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，所述的套筒的末端固定设置有转接板，所述的转接板的末端再与机床相连。超声纵弯振动换能器通过螺钉安装固定在套筒内，变幅杆与超声纵弯振动换能器相连，挤压头组件组件通过螺纹固定在变幅杆前端，转接板与机床相连，为单激励超声振动纵弯复合式孔壁挤压强化装置提供挤压力。

进一步，所述的套筒上设置有航空插头；所述的电极片的正负极引线与航空插头的插座电极接口相连，航空插头的电缆插头在套筒外与超声电源正负极引线相连。

进一步，所述的压电片设置四片，压电片串联在前盖板与后盖板之间，由后盖板螺钉压紧固定。

进一步，所述的变幅杆一端为螺柱，另一端开设有内螺纹；所述的挤压头组件与变幅杆通过开设的内螺纹螺纹连接；所述的变幅杆通过螺柱与超声纵弯振动换能器的前盖板螺纹连接。

进一步，所述的变幅杆上设置有法兰，所述的超声振子通过变幅杆上的的法兰以及法兰螺钉与套筒连接固定。

进一步，所述的转接板通过转接板螺钉与套筒连接固定。

进一步，所述的挤压头组件包括开缝衬套挤压头、铰刀、孔边挤压头、二次孔壁挤压头，所述的开缝衬套挤压头、铰刀、孔边挤压头、二次孔壁挤压头根据超声挤压工艺互换。

本实用新型还公开了一种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：