[发明专利]一种基于磁致伸缩的小孔内壁强化方法及装置

摘要

发明公开了一种基于磁致伸缩的小孔内壁强化方法及装置，属于零件表面强化领域。本发明主要由信号发生器、功率放大器、磁致伸缩执行机构、变幅杆、撞击棒组成，将铁磁棒套入绕有电磁线圈的线圈骨架中心孔内，信号发生器给线圈施加交流信号并经功率放大器进行能量放大，通过设定相应的频率和偏置磁场条件，根据磁致伸缩效应，沿铁磁棒产生纵向L(0，1)模态导波，利用该模态导波的径向位移振动，经变幅杆将振动位移放大后，通过置于小孔内部位置的撞击棒撞击小孔内壁，使孔内壁产生一定的塑性变形从而引入残余压应力，达到小孔内壁的强化作用；本发明解决了现有技术对直径为1-3mm小孔的强化作用有限的难题，也适合更大孔内壁的强化。

主权项

1.一种基于磁致伸缩的小孔内壁强化方法，其特征在于，具体步骤为，A）根据需要强化的小孔尺寸，制作相应尺寸的撞击棒和变幅杆，撞击棒和变幅杆的截面为凸轮型，变幅杆的最大向径等于铁磁棒的半径，撞击棒与变幅杆的凸轮基圆中心轴同轴且固定连接； B）将变幅杆安装在磁致伸缩执行机构的铁磁棒下端，铁磁棒为圆柱状，变幅杆的凸轮基圆中心轴与铁磁棒的圆形截面中心轴同心；C）磁致伸缩执行机构将撞击棒伸入小孔内部，撞击棒的凸轮基圆中心轴与小孔的圆形截面中心轴同心；D）利用磁致伸缩效应通过铁磁棒产生的L（0,1）模态导波振动传播至变幅杆，变幅杆将L（0,1）模态导波振动放大15—20倍后传播至撞击棒，通过撞击棒的振动撞击小孔内壁，使小孔内壁产生残余应力，提高小孔的疲劳寿命；同时铁磁棒带动变幅杆转动，使撞击棒在小孔内以5—25度/秒的角速度转动；L(0，1)模态导波是一种轴对称导波，其周向振动位移为零，径向振动位移大于轴向振动位移，使得导波在沿轴向传播的同时具有较大的径向振动位移，使磁致伸缩效应激励出纵向模态导波，即要满足关系式（1）为棒在笛卡尔坐标系中三个方向的位移，为角频率，为时间，为波数，z导波传播的方向，由公式（1）可知，棒只存在轴向和径向位移时，激励出的导波为纵向模态，通过调节频率，使径向位移大于轴向位移时，即所需的纵向L（0,1）导波；当径向位移等于轴向位移时，根据电磁场理论，L（0,1）模态导波的径向位移和磁致伸缩力的公式为（2）为材料密度，为张量积。