[发明专利]在转子上叶片的超声横向喷丸表面处理

说明书

本发明涉及一种采用超声波对零部件的喷丸表面处理方法，超声波径向地在一个飞轮的周边展开，比如对转子上涡轮机的叶片。本发明也涉及到实施本方法的喷丸表面处理机。

术语飞轮通常其形状为以一个几何轴为中心的回转物体，可以围绕它的轴旋转。

为了提高机械零件的抗疲劳强度，一般采用喷射微粒来对其表面进行喷丸处理。这项技术在航空领域中使用非常广泛，用来对很薄的零件表面上施加永久的压力。这种施加压力可以防止在零件的表面出现裂纹或防止裂纹的加剧，这样可以提高零件的抗疲劳强度。该技术是以一个相对于零件表面垂直度较小的角度，用足够的动能向零件的表面喷射微粒。

相对于零件表面的喷射角度最好小于45度以便能够将微粒的足够能量传送到零件的表面。零件的放置位置应当经过最佳选择。喷丸不足的处理不能达到预计的强度要求，但是可以进行补充喷丸处理。另外，过度的喷丸处理可以导致零件无法挽回的降级恶果。

喷丸处理技术尤其适用于涡轮机转子叶片的表面处理。当叶片的壁很薄时，需要同时喷丸处理叶片的两个面以便避免薄区型面的变形。

一般来说，对厚壁的表面喷丸处理，通常在正常喷丸的同时，采用一个喷嘴同时供应压缩空气和微粒向表面喷射。涡轮机转子叶片的喷丸处理采用两个喷嘴同时向叶片的一个表面喷射。这种喷丸处理方法有两个缺点：-   喷丸参数不稳定，而当要得到最佳喷丸结果时，喷丸机需要经常调试；-   表面光洁度降级，这影响到零件的寿命；-   喷丸处理的实施必须在一个足够大的房间里进行，以便使零件和喷丸喷嘴的操

作有足够的空间。

当有待进行喷丸处理的表面为单个的飞轮叶片，并且叶片之间的间距相对较小，这是要谨慎使用喷嘴来进行喷丸处理。

申请人在1999年11月18日申请的、申请号为FR99 14 482的专利申请上提出一种使用超声波来进行喷丸处理的方法，即使用震动表面产生的微粒雾来进行喷丸处理的方法。根据该申请所介绍的方法，飞轮在其水平轴上驱动旋转。位于飞轮下方的叶片低速穿过工作腔并由位于下叶片端部下方的震动表面产生的微粒雾所冲击。

被震动表面激化的微粒冲击位于工作腔内的叶片表面，在这些表面上，它们重新弹回，位于叶片之间的飞轮的周边壁也是如此。那些失去动能的微粒又掉在震动表面上，这些震动表面又将它们重新抛向工作腔。有些微粒跑出了工作腔并被相邻的非工作腔回收，在这里它们又依靠重力又返回到工作腔。

叶片较薄的端部经受较强烈的喷射，他们在喷丸处理工作结束之后需要进行修饰。

在喷丸处理过程中，飞轮转动很多圈来等待最佳状态并在零件很薄时，避免喷丸的对称以及产生变形。

在FR99 14 482中介绍的方法特别适用于较短的叶片。

但是，在与两个连续叶片的距离进行比较时如果叶片较长，尤其是长度和叶片间距离的关系大于3，或者当叶片的高度大于100毫米时及叶片的形状很弯曲，位于叶片间空间底部的叶片侧面喷丸不足时，这是因为微粒已经进行多次反复喷射并且一部分已经失去动能。这样，喷丸处理不均匀并且需要增加喷丸的时间来保证各点的最低喷丸要求。

发明的目的是介绍利用径向作用在飞轮周边的零件超声波来进行喷丸处理的方法，这种方法无论零件的大小均可以有效地对零件进行喷丸处理。

发明涉及到利用径向作用在飞轮周边的零件超声波来进行喷丸处理的方法，根据这种方法，使飞轮在其几何轴上旋转，这样在飞轮侧面的固定工作腔中通过位于工作腔下部的第一个震动表面产生一种微粒雾，该工作腔有一些开口用来在飞轮旋转时放进和拿出零件，其容量可以至少放入3个相邻的零件。

根据发明，该方法的特点是使飞轮在其垂直放置的轴上旋转，第一个震动表面在工作腔内的零件路径下方。

这种设置可以喷射放入工作腔内零件的所有表面而无论其相对于飞轮旋转轴的距离是多少。

根据发明该方法的优点特性，工作腔在零件路径的上方还有第二个震动表面。

由于具有这些特性，以较弱的动能到达工作腔上部的并且很快由于重力而落下的微粒均由第二个震动表面重新激活，并且重新弹回到零件的表面上以及工作腔的壁上完成再次喷丸。

根据发明，从震动表面的方面来看当该方法应用于带有边缘的零件时，如涡轮机的叶片的前缘及后缘，根据发明的另一特点，在喷丸处理时，需要对上述边缘进行保护。

最好使用牢固的拉杆来进行保护，将边缘罩住。这些拉杆放在边缘和声极之间。这些拉杆的作用是减小冲击边缘微粒的能量。拉杆可以接触边缘也可以不接触边缘。