[发明专利]一种超声动能喷丸装置

说明书

本发明公开了一种超声动能喷丸装置，包括控制器、超声发生装置、放大器、振动头、弹丸和喷丸腔；所述放大器通过螺杆与超声发生装置进行机械连接，用于将超声发生装置的振幅进行放大；利用振动头将放大器放大的振动能量传递给刚性弹丸，可以根据喷丸区域的变化设计振动头端面形状；根据喷丸区域和喷丸试件形状对振动头和喷丸腔径向截面形状进行设计，所述喷丸腔上端由多个喷丸腔杆组成，喷丸腔利用弹簧和喷丸腔杆可伸缩的结构，使其具有自适应性，可以适应不同形状的试件表面及复杂曲面试件表面，从而提高喷丸效率。由于弹丸与振动头之间碰撞的随机性特点，超声喷丸的弹丸入射角变化比气动喷丸更为丰富。

技术领域

本发明属于喷丸装置领域，具体涉及一种利用超声振动头通过碰撞给刚性弹丸提供动能的超声动能喷丸装置。

背景技术

喷丸成形是一种利用高速弹丸流撞击金属工件表面,从往而使工件表面发生弹塑性变形,并形成一定深度的挤压应力层的先进成形工艺。在适当的工艺参数条件下，该挤压应力层可以使工件产生弯曲或延展变形从而用于工作成形，也可以应用该挤压应力层的挤压应力作用以提高工件的抗疲劳性能。

传统的喷丸技术是利用高速气流带动弹丸使弹丸获得所需速度。因此在实际使用过程中需要对空气进行压缩、冷却和干燥处理，由此会导致喷丸气流的温度与环境气温不一致而且难以调控。对于需要精确控制温度的喷丸成形或强化工艺，气流式喷丸显然已经不能满足需求，需要研发一种不需要冷却压缩空气流驱动的喷丸装置。

文献1“授权公告号是CN204487387U的中国实用新型专利”公开了一种气动喷丸装置。该装置包括喷丸灌、喷枪和压缩气源，喷丸灌下端出料口连接有混丸阀，混丸阀的出口与喷枪之间连接有喷丸软管，压缩气源的出气气路上分别连接有控制喷枪是否喷丸的气动控制开关和混合阀，经混合阀的压缩空气分别连通喷丸灌和混丸阀，接入混丸阀的压缩空气与弹丸混合后进入喷丸软管。这种气动喷丸装置，通过控制压缩气源压力的大小来调整喷丸气压，使弹丸达到所需速度，进而满足喷丸要求。因此，当所需喷丸温度与压缩气源温度不同且温度变化梯度较多时，此装置难以改变压缩气源温度来满足喷丸条件，使用保温装置有因压缩气源温度影响，不能保证温度的一致性。

文献2“授权公告号是CN107488778A的中国发明专利”公开了一种超声喷丸强化设备。该喷丸强化设备包括喷丸室、夹持装置以及至少一个超声振动装置，该超声喷丸设备利用网格状喷丸室对风扇叶片表面进行区域划分，可以利用单个振动头分区域对风扇叶片进行逐个区域进行超声喷丸强化，也可以使用多个振动头同时对多个区域进行超声喷丸强化，提高了复杂曲面喷丸强化效率。这种喷丸强化设备是一种利用超声振动为弹丸提供能量进行喷丸强化的装置，需要在划分好的固定的喷丸室进行喷丸强化处理，会造成叶片上喷丸室之间腔壁区域(即腔壁厚度位置)无法强化。且超声振动装置所提供的能量不足以用于喷丸成形，应用范围有限。因此本发明提出一种采用超声振动头传递动能给刚性弹丸对试件表面进行撞击用于喷丸成形或者强化的超声喷丸装置。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种超声动能喷丸装置，利用放大器将超声发生装置的振幅进行放大，通过改变连接超声发声装置部分、振动头部分和过渡段几何尺寸来改变放大倍数，解决动能不足的问题；利用振动头将放大器放大的振动能量传递给刚性弹丸，可以根据喷丸区域的变化设计振动头端面形状；根据喷丸区域和喷丸试件形状进行振动头和喷丸腔调整，喷丸腔具有自适应性，可以适应不同形状的试件表面。通过组合调整超声发生装置振幅、放大器倍数、弹丸直径和喷丸距离来控制喷丸强度，对试件进行针对性喷丸成形或者强化。

本发明的技术方案是：一种超声动能喷丸装置，包括控制器、超声发生装置，所述控制器通过线缆与超声发生装置一端连接，用于控制超声发生装置的振幅大小；其特征在于：所述超声发生装置另一端同轴依次安装有放大器、振动头和喷丸腔；所述放大器用于将所述超声发生装置的振幅进行放大；所述振动头用于将所述放大器放大的振动能量传递给弹丸；