[发明专利]一种轴类零件超声喷丸装置

说明书

本发明公开了一种轴类零件超声喷丸装置，它包括工作台、超声振动装置、夹持装置，其特征在于，所述超声振动装置由换能器A、变幅杆A、换能器B、变幅杆B和圆环形工具头组成，超声振动装置通过支座A和支座B安装在工作台上，所述工作台上设置有贯穿孔，在贯穿孔上方设置有由底板、圆环形工具头、环形电磁铁和顶板组成的喷丸室，弹丸放置在喷丸室内，待喷丸轴类零件通过夹持装置竖直放置并伸入喷丸室中，夹持装置由机械手A、机械手B、导轨及安装在导轨上的传感器A和传感器B组成，本发明利用两个超声振动头的复合作用使圆环形工具头产生超声行波，驱动弹丸对轴类零件圆周面同时进行喷丸处理，保证了喷丸的均匀性。

技术领域

本发明涉及零件表面强化设备技术领域，特别是涉及一种轴类零件超声喷丸装置。

背景技术

喷丸强化是一种冷加工表面改性和成形技术，弹丸在高压风或压缩空气的作用下，以一定的速度撞击工件，使材料发生弹塑性变形，在金属表面形成凹坑，从而产生无数凹陷重叠形成均匀的残余压应力层。但是传统机械喷丸弹丸冲击力大小有限，其产生的残余应力的深度也是有限的，而且表面产生的凹痕比较深，造成金属表面粗糙度增大，需要增加后续的光整工艺以保证零件的粗糙度。此外，目前喷丸应用较多的是干式喷丸法，由于弹丸的大量破碎，工作现场粉尘污染严重，严重影响了工作人员的身体健康。

为了解决上述问题，人们研究开发了高压水射流喷丸、激光喷丸和超声喷丸等多种新技术。其中，超声喷丸作为一种新型的表面改性和成形技术，该技术利用振动的工具头给予弹丸速度，当弹丸与试样撞击后，弹丸会由于重力的原因回落到工具头，工具头则会再次给予弹丸速度，如此反复，实现弹丸对试样材料的多次撞击。与传统喷丸技术相比，超声喷丸能够产生更大的残余压应力，更深的硬化层深度，同时表面粗糙度好，丸料用量少。目前在许多发达国家如法国，德国，超声喷丸已大量应用于航空航天、造船及汽车行业。

对于轴类零件，法国科学家在一篇题为《Surface impact analysis in shotpeening process（喷丸过程中的表面冲击分析）》的文章中提出了一种轴类零件的超声喷丸方法，该方法将轴类零件横放在密闭的喷丸室内，利用换能器将超声电源输入的超声频电信号转化为机械振动，驱动喷丸室底板振动，给予弹丸初速度，利用弹丸撞击轴类零件的下表面，利用弹丸与丸室顶板的撞击作用，反弹下来再撞击轴类零件的上表面。但是由于弹丸在与丸室顶板的撞击过程中发生了能量耗散，因此，上表面的喷丸强度和覆盖率小于下表面，造成零件残余应力不均匀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轴类零件超声喷丸装置，用以解决现有的超声喷丸方法造成轴类零件上下表面喷丸强度不一致的问题。