[发明专利]一种用于连杆轴圈的激光喷丸复合滚压强化装置及其方法

说明书

本发明公开了一种用于连杆轴圈的激光喷丸复合滚压强化装置，包含一激光发射器、一复合滚压轴、一液压系统、一数控平台和一控制系统。复合滚压轴包含一轴棒和一滚压头，所述的轴棒的一端伸入所述的旋转电机内，所述的轴棒的另一端与所述的滚压头相连接，所述的滚压头的左端侧壁上设有一滚压珠，所述的滚压珠抵住一连杆轴圈，所述的滚压头的右端设有一光路套筒，所述的光路套筒通过一卡扣安装有一圆锥全反镜，所述的圆锥全反镜的反射光束通过所述的滚压头形成一环形激光带，所述的环形激光带对所述的连杆轴圈的局部进行激光喷丸强化。可获得更大、更均匀的表面硬度和表层残余压应力，以及更深的残余压应力影响层深度。

技术领域

本发明涉及一种发动机零件，更确切地说，是一种用于连杆轴圈的激光喷丸复合滚压强化装置及其方法。

背景技术

发动机的连杆体由连杆小头、连杆大头和连杆杆身这三部分构成，与活塞销连接的部分称连杆小头，并将活塞所受作用力传给曲轴，与曲轴连接的部分称连杆大头，将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。连接小头与大头的杆部称连杆杆身。连杆要求轴圈有足够的刚性和韧性，其表面质量直接影响与曲轴连接的密封性和稳定性。在加工连杆轴圈时，除了降低表面粗糙度以外，提升轴圈的表面硬度和表层残余压应力可以增强轴圈的耐磨性及耐腐蚀性，从而提高整个连杆的服役寿命和可靠性。

目前，连杆轴圈表面的硬化工艺主要有感应加热表面淬火、气体软氮化处理感应、抛丸强化、滚压强化及激光喷丸强化等。其中感应加热表面淬火可以使连杆轴圈的表面硬度高，而且淬硬层深度易于控制，淬火操作容易实现机械化和自动化，使用简便、劳动条件好，但存在接触强度，接触疲劳寿命都不足的缺点，并且只适用于外形简单的零件，不适合形状复杂的零件。气体软氮化后的曲轴具有致密的相，因此具有较高的耐磨性，且表层化合物具有减磨作用。氮化层具有残余应力，且氮原子的渗入阻碍了位错运动，防止了疲劳裂纹的产生和扩散，使疲劳强度得以提高，但对工艺和操作要求较高，且成本较高，不适合对连杆轴圈表面进行强化处理。中国专利公开了一种激光喷丸复合滚压强化表面改性的方法及装置，提出了结合滚压强化和激光喷丸的增益效果，可获得较好的表面强化质量和均匀的残余应力分布，但由于专利中滚压轮体积大，较为适合强化大面积规则块状或板状金属材料，无法实现连杆轴圈内表面或其他不规则复杂曲面的精准强化。中国专利公开了一种回转体的激光喷丸复合滚压强化的装置及其方法装置，喷丸复合滚压可以使得铸件获得良好的表面性能，这种装置中是用来加工工件的外表面，对于连杆轴圈等工件的内表面不能进行有效和精准加工。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题，从而提供一种用于连杆轴圈的激光喷丸复合滚压强化装置及其方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种用于连杆轴圈的激光喷丸复合滚压强化装置，包含一激光发射器、一复合滚压轴、一液压系统、一数控平台和一控制系统，

所述的数控平台上设有一旋转电机，所述的复合滚压轴装夹与所述的旋转电机上，所述的数控平台上设有一进给电机，所述的进给电机上设有一用于安装工件的夹具体。

作为本发明较佳的实施例，所述的复合滚压轴包含一轴棒和一滚压头，所述的轴棒的一端伸入所述的旋转电机内，所述的轴棒的另一端与所述的滚压头相连接，所述的滚压头的左端侧壁上设有一滚压珠，所述的滚压珠抵住一连杆轴圈，所述的滚压头的右端设有一光路套筒，所述的光路套筒通过一卡扣安装有一圆锥全反镜，所述的圆锥全反镜的反射光束通过所述的滚压头形成一环形激光带，所述的环形激光带对所述的连杆轴圈的局部进行激光喷丸强化，

所述的液压系统为所述的复合滚压轴提供动力，且所述的液压系统包含一油缸、一油管和一活塞顶杆，所述的油缸通过一螺栓连接于所述的复合滚压轴的上方，所述的活塞顶杆的一端伸入所述的油缸的内部，所述的活塞顶杆的另一端伸出并与一压力传感器相接触，