[实用新型]一种利用阶梯型超声冲击针的超声冲击装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种超声冲击枪，更加具体地说，涉及一种利用阶梯型超声冲击针的超声冲击装置。

背景技术

在焊接结构的加工过程中,由于焊接热循环的作用,引起焊接接头局部不均匀的热塑性变形和相变,产生自相平衡的焊接残余应力,使焊接接头的使用性能降低，超声冲击通过改善焊接残余应力的分布来改善其性能。由于该方法使用灵活、效率高,因此适用范围广,不仅可以应用于焊接结构的制造过程中,而且可以应用于安装现场,是一种有效改善焊接接头残余应力的方法。

超声冲击的原理是超声振动发生器驱动冲击针产生机械振动，冲击针快速撞击工件表面，引起工件表面得到强化并产生变形，从而达到使金属表面产生一定深度的残余压应力层，使金属零件的强度、耐腐蚀性和疲劳寿命得到明显提高。而残余应力层深度的大小主要取决于冲击过程中冲击针的撞击速度。

现有技术的冲击针针头大都设计成尾部带梢的结构，一方面在其工作的过程中，冲击针和冲击针座枪口处发生碰撞，极大的降低冲击针的冲击速度；另外，尾部带梢的结构在与换能器碰撞的过程中，由于受力的不均匀容易使冲击针发生歪斜，这两方面都会减小超声冲击所产生的应力层深度，对冲击效果有明显的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，通过改变冲击针的形状，提供一种利用阶梯型超声冲击针的超声冲击装置。

本实用新型的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种利用阶梯型超声冲击针的超声冲击装置，包括冲击针座、冲击针延长头和冲击针，其中

所述冲击针在造型上采用了阶梯式的设计，以减小冲击针和冲击针座之间的摩擦，适用于超声冲击设备进行材料的成型，矫形以及表明处理，以提高冲击效率，产生更深的压应力层，提高材料的疲劳寿命；采用尾圆头型冲击针，其示意图如图4所示，整体呈阶梯型圆柱状，取代了以前常用的带稍形结构，其示意图如图4所示，所述冲击针由直径d的前部圆柱和直径D的后部圆柱构成，其中所述前部圆柱的前端呈半球形，用于和加工部件的表面进行超声冲击接触，所述后部圆柱的尾端呈半球形，用于和变幅杆端面或者冲击针延长头端面相接触，以获得进行超声冲击的能量，后部圆柱的直径D略大于前部圆柱的直径d。整体上看来呈两个阶梯形圆柱状的冲击针设计，一方面和冲击针延长头或者变幅杆端面碰撞时受力方向沿着冲击针轴线方向，不会产生横向分力；另一方面，冲击针与孔的下方边缘碰撞时不会摩擦。有利于处理过程中冲击针沿着轴线方向稳定运动，提高撞击速度；上述结构中，d<D≤1.3d，优选D为1.2d，d是前部圆柱的直径，D是后部圆柱的直径；0.1L≤l≤0.2L，优选l为0.2L，l是末端到阶梯处的距离，L是冲击针全长。

所述冲击针座的前端设置有锥形的枪口，枪口处带有矩形的挡板，挡板和枪口开有固定冲击针的圆孔，冲击针座的另一端是圆柱形的且尾部有凸起，用于装卸时使用。

所述冲击针延长头分为表面带凹坑和不带凹坑两种，整体上呈短圆柱形，末端带有一段螺纹杆，用来和变幅杆、换能器相连；所述凹坑用于和阶梯状冲击针的末端相接触。

在使用时，可将所述阶梯型超声冲击针与冲击针座、冲击针延长头配合进行使用，其中：

在具体装配时，冲击针座上带有矩形挡板的一端开有与冲击针相配合的圆孔，用来把冲击针位置固定住，另一端开口与超声冲击枪体连接，并设计有装卸用凸起，用以在装卸过程中在法兰和枪体之间通过法兰连接，起固定作用。冲击针延长头和变幅杆相连，用以传递能量，且两者与冲击针座之间留有一定的润滑间隙，以避免能量的损失。冲击针延长头有两种形式，一种是表面上设计有与冲击针位置相对应的凹坑，可以很好的和冲击针端部相配合，使冲击针和延长头接触时能够更好的配合，增大接触面积，使冲击针不易偏转；另一种延长头表面是平整的，圆头冲击针和延长头撞击时受力更集中于冲击针轴向的方向，减小了其他方向的受力，有利于提高超声冲击的动力利用率，产生更深的应力层。