[发明专利]一种采用空化水射流对材料表面进行强化的装置和方法

说明书

本发明涉及空化水射流表面强化技术领域，具体涉及一种采用空化水射流对材料表面进行强化的装置，包括高压水供给系统、与所述高压水供给系统通过管道相连用以促使所述高压水空化的高压气供给系统、与所述高压水供给系统的出水端相连的喷嘴，待强化试件设于所述喷嘴的水流喷射处，本发明还涉及一种采用上述装置对材料表面进行强化的方法，包括如下步骤：（1）将待强化试件设于所述喷嘴下方；（2）调整所述喷嘴与所述待强化试件之间的竖直距离、水平距离以及喷射角度；（3）启动所述高压水供给系统和所述高压气供给系统，本发明与现有技术中的喷丸表面强化技术相比，具有适用性好、无二次污染、强化效果好、价格低、效率高等优点。

技术领域

本发明涉及空化水射流表面强化技术领域，具体涉及一种采用空化水射流对材料表面进行强化的装置和方法。

背景技术

目前关于空化水的利用多集中于开矿、切割、清洗等领域，应用于表面强化的尤其少。空化水射流表面强化技术是近年发展起来的一项新技术，其利用高速水射流中产生的高压气泡破裂产生的冲击作用在材料表面产生均匀的压应力层。采用该技术可消除焊接、冷加工等引起的残余拉应力，并产生具有压应力的表面层，能够抑制、延缓应力腐蚀裂纹和环境疲劳裂纹在表面的萌生，从而增强材料对疲劳和环境损伤的抗力，延长部件使用寿命。

空化水射流表面强化技术在国外已得到应用，但国内相关工作较少，尚缺乏专用的研究装备和技术。

发明内容

本发明提供一种采用空化水射流对材料表面进行强化的装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种采用空化水射流对材料表面进行强化的装置，包括高压水供给系统、与所述高压水供给系统通过管道相连用以促使所述高压水空化的高压气供给系统、与所述高压水供给系统的出水端相连的喷嘴，待强化试件设于所述喷嘴的水流喷射处。

进一步的，所述装置还包括对所述高压水供给系统和所述高压气供给系统的工作状态进行监测的监测系统，所述监测系统分别与所述高压水供给系统以及所述高压气供给系统电连接。

进一步的，所述装置还包括试验测试系统，所述试验测试系统包括顶部具有开口的水槽以及所述喷嘴，所述喷嘴可水平滑动、可上下升降且可转动的设于所述开口的正上方，所述水槽和所述喷嘴之间设有用以安装所述待强化试件的安装装置，所述喷嘴喷射出的水流进入所述水槽。

进一步的，所述安装装置包括设于所述水槽中并位于所述喷嘴下方的样品安装台、以及设于所述喷嘴下方的样品夹具，所述样品夹具与驱动电机的输出端相连，当所述待强化试件为回转类试件时，将所述回转类试件安装于所述样品夹具上。

进一步的，所述高压水供给系统至少包括通过管道相连的高压泵、第一阀门组件和第一检测组件，所述高压水供给系统与所述水槽相连，所述水槽与所述高压水供给系统之间依次设有过滤组件和循环泵，所述高压水供给系统、所述喷嘴、所述水槽、所述过滤组件和所述循环泵构成水循环系统。

进一步的，所述高压水供给系统还包括设于所述高压泵之后的蓄能器、加热器以及冷却器，所述过滤组件包括第一支路和第二支路，所述第一支路和所述第二支路的两端分别与所述水槽和所述循环泵相连，所述第一支路上依次设有过滤器以及分别设于所述过滤器两端的两针阀，所述第二支路上设有针阀，所述高压气供给系统设于所述蓄能器与所述高压泵之间，所述高压气供给系统包括通过管道相连的高压气泵、第二阀门组件和第二检测组件。

进一步的，所述装置还包括淹没水供给系统，所述淹没水供给系统包括通过管道相连的第三阀门组件、第三检测组件、加热器以及冷却器，所述喷嘴具有与所述高压水供给系统的出水端相连的内腔、包裹所述内腔并设于所述内腔外周的外腔，所述内腔与所述外腔在所述喷嘴的出水口相连通，所述淹没水供给系统的出水端与所述喷嘴的所述外腔相连。