[发明专利]微磨料气射流加工用螺旋芯控制流束的喷嘴装置

说明书

技术领域

本发明涉及微磨料喷射加工(MJAM)技术领域，特别是涉及微磨料气射 流加工用螺旋芯控制流束的喷嘴装置。

背景技术

在微磨料喷射加工技术领域，利用气体介质混入氧化铝、碳化硅、碳化硼 、氧化铈和氧化铁等微细磨料，形成二相流体占主导地位。其中喷射装备中， 喷嘴装置是技术关键之一。当被加压到0.1～0.8MPa的二相流体从喷嘴中喷出 射向工件表面时，流束的形态，包括发散程度、速度分布和压强分布等，将直 接影响材料去除效率，喷射精度和表面完整性等。一般为了保证被喷射零件表 面的形状精度，希望射出的流束能够聚集，而且流束内的速度分布尽可能均匀 一致，这样可以使喷射的凹痕底部更平坦，而侧壁更陡峭。然而流速的形态直 接受喷嘴的形状控制，对此，人们相继发明了直孔喷嘴、锥孔喷嘴、文丘里喷 嘴和拉法尔喷嘴等。使用直孔喷嘴和锥孔喷嘴时，当二相流气体出口后因气体 分子的内能释放，使得流束发散；文丘里喷嘴和拉法尔喷嘴是一个出口逐渐扩 张形喷嘴，它们充分利用了二相流气体内能向动能传化的原理，能够获得超音 速的喷射速度，但是获得超音速的原理是使流速向外发散，反而使流束内部的 速度分布均匀性变差。荷兰TU Delft大学提出了基于拉法尔原理的流道可调 型方形喷嘴，通过流道的适当调节可以使流束内部速度分布的均匀性得到改善 ，但是无法解决圆孔喷嘴的流束控制问题，因此，发明一种新的控制流束的装 置非常有实际意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题，是依据压缩气体分子和混入的微粒子在螺旋运 动过程中的陀螺效应使其具有内聚作用的原理，提供一种可改善微磨料喷射加 工时的流束形态，改善微磨料加工零件的形状和尺寸精度的微磨料气射流加工 用螺旋芯控制流束的喷嘴装置。

采用的技术方案是：

微磨料气射流加工用螺旋芯控制流束的喷嘴装置，包括喷嘴装置体、喷嘴 座、喷嘴、螺旋芯、螺旋芯座、螺旋芯平衡弹簧、螺旋微调器及O型密封圈。 所述的喷嘴套装在喷嘴座内，喷嘴座装在喷嘴装置体上，喷嘴座与喷嘴装置体 之间设有O型密封圈，并通过螺栓紧固在一起，喷嘴与喷嘴座装配后，其喷嘴 的内孔与喷嘴座的安装孔在同一个轴线上。螺旋芯设在喷嘴内，螺旋芯以过盈 配合装在喷嘴座内的螺旋芯座上，螺旋微调器上套装有O型密封圈，螺旋微调 器螺纹连接在喷嘴装置体上端，螺旋微调器下端与螺旋芯座上端连接，螺旋芯 座下端套装有螺旋芯平衡弹簧，螺旋芯平衡弹簧两端分别抵顶在螺旋芯座和喷 嘴座上，使螺旋芯座上端始终作用在螺旋微调器的顶压端上，旋动螺旋微调器 可调节螺旋芯相对喷嘴的位置。喷嘴装置体上端设有两个输入压缩空气管接头， 两个输入压缩空气管接头对称安装在喷嘴装置体上，并与螺旋微调器相对称的 两个输入气体通道连接相通，使输入的二相流气体从两侧对称地输入喷嘴装置 体。

上述的螺旋微调器为具有径向密封好、螺距在0.5-1.5mm的细牙螺纹。

上述的螺旋芯为螺旋角在45-75度的螺旋芯，螺旋芯为圆柱螺旋芯或锥台 螺旋芯12或锥状螺旋芯13，其下端面均允许有一锥端面。螺旋芯材料可为碳 化钨、陶瓷、硬质合金耐磨材料。

本发明通过螺旋芯的位置调整和芯子的螺旋沟作用，使混有微细磨料的二 相流的气体分子和粒子产生陀螺运动效应，限制流束的外部扩散趋势，并且使 流束内喷射速度分布利于材料的均匀去除，从而改善了微磨料加工零件的形状 和尺寸精度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是圆柱螺旋芯结构示意图。

图4是锥台螺旋芯结构示意图。

图5是锥状螺旋芯结构示意图。

具体实施方式