[发明专利]利用丸粒动能与超声振动的复合喷丸装置及方法

说明书

本发明公开了一种利用丸粒动能与超声振动的复合喷丸装置及方法，所述装置包括超声波驱动组件、变幅杆和夹紧机构，所述夹紧机构用于将工件的一部分夹紧，所述超声波驱动组件与变幅杆连接，所述变幅杆与夹紧机构固定连接，超声波驱动组件用于驱动变幅杆，以带动工件进行超声振动；所述工件在进行超声振动时，外力驱动丸粒撞击工件除夹紧机构夹紧外的其余部分。本发明可以使具有一定动能的丸粒撞击正在进行超声振动的工件，将丸粒的动能和超声振动能量复合起来，实现对材料表面的强化，提高喷丸强化效果，不需要一般超声喷丸的放置工件和丸粒的专用密封仓，能够及时对破碎丸粒进行清理和分离，降低了成本，提高了工作效率，增强了强化效果。

技术领域

本发明涉及一种利用丸粒动能与超声振动的复合喷丸装置及方法，属于材料加工技术领域。

背景技术

随着航空航天、海洋工程、汽车工业、化学工业，工程机械和交通运输等行业的发展，设备和零部件在更严苛的工况下工作，对设备和零部件的表面形貌、耐磨性能、耐腐蚀性能和抗疲劳性能提出了更高要求。材料表面性能和状态对零件的磨损、腐蚀和疲劳性能影响很大，因为磨损、腐蚀和疲劳裂纹一般首先萌生在零件表面，并从表面开始扩大，从而导致零件失效。因此，对材料表面进行强化处理，可以阻止、延迟甚至消除磨损、腐蚀和疲劳裂纹的产生，从而提高零件和设备性能。

超声喷丸是一种对表面进行强化的处理方法。该方法将待处理工件和丸粒置于密封的仓室内，利用超声波驱动仓室产生超声波振动，进而驱动丸粒高速粒撞击工件表面，使材料表面层受到冲击而产生剧烈塑性变形，改善了材料表面形貌和其它理化性能，使材料表面更加耐磨、耐腐蚀和抗疲劳，改善了材料表面的能量状态等，提高零件的使用性能和寿命。

超声喷丸对工件进行处理时，需要采用与工件形状相吻合的专用仓室固定工件，仓室需要进行密封甚至抽真空。工作过程中存在几乎是所有丸粒之间的相互碰撞和磨擦，使丸粒碰撞工件的速度降低，影响强化效果；也会使许多丸粒破碎，工作过程中不能对破碎的丸粒及时进行分离，会影响超声喷丸效果，降低工作效率。而且，依靠单纯的超声波驱动丸粒撞击工件，对表层材料的强化效果有限。因此，需要进一步增强超声喷丸的强化效果，及时分离破损的丸粒，免除专用仓室，提高超声喷丸工作效率，扩大超声喷丸使用范围。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种利用丸粒动能与超声振动的复合喷丸装置，该装置可以使运动的具有一定动能的丸粒撞击正在进行超声振动的工件，将丸粒的动能和超声振动能量复合起来，实现对材料表面的强化，提高喷丸强化效果，不需要一般超声喷丸的放置工件和丸粒的专用密封仓，能够及时对破碎丸粒进行清理和分离，降低了成本，提高了工作效率，增强了强化效果。

本发明的另一目的在于提供一种利用丸粒动能与超声振动的复合喷丸方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种利用丸粒动能与超声振动的复合喷丸装置，所述装置包括超声波驱动组件、变幅杆和夹紧机构，所述夹紧机构用于将工件的一部分夹紧，所述超声波驱动组件与变幅杆连接，所述变幅杆与夹紧机构固定连接，超声波驱动组件用于驱动变幅杆，以带动工件进行超声振动；所述工件在进行超声振动时，外力驱动丸粒撞击工件除夹紧机构夹紧外的其余部分。

进一步的，所述夹紧机构包括第一夹紧板和第二夹紧板，所述第一夹紧板和第二夹紧板上下设置，用于将工件的一部分夹紧在第一夹紧板与第二夹紧板之间，所述变幅杆与第一夹紧板固定连接；

所述第一夹紧板和第二夹紧板夹紧工件的一部分后，第一夹紧板与第二夹紧板之间固定连接。

进一步的，所述变幅杆通过螺钉与第一夹紧板固定连接。

进一步的，所述第一夹紧板和第二夹紧板夹紧工件的一部分后，第一夹紧板与第二夹紧板之间通过螺杆固定连接。

进一步的，所述第一夹紧板与第二夹紧板之间固定连接之前，第一夹紧板与第二夹紧板之间设置与工件厚度一致的垫块。