[发明专利]一种航发轴承内圈电磁复合场微纳靶向修复装置及方法

说明书

本发明涉及一种航发轴承内圈电磁复合场微纳靶向修复装置，包括驱动装置、超声喷丸装置、脉冲电流发生器和磁轭线圈装置；驱动装置包括电机和旋转轴，电机驱动旋转轴带动轴承内圈同步转动；超声喷丸装置包括超声喷丸腔、超声波探头和钢球，超声波探头从下端开口伸入超声喷丸腔内，钢球置于超声波探头上；超声喷丸腔的上端开口置于待加工轴承内圈下端；脉冲电流发生器在轴承内圈上产生脉冲电流；磁轭线圈装置用于在轴承内圈周围激发磁场。本发明通过在超声冲击表面纳米化过程中或完成后形成的原位表面微纳损伤进行修复，从而均化纳米层的形变相变与内能分布，解决宏观尺度制造中基体微纳尺度损伤缺陷控制难题，突破现有航发轴承服役性能与寿命极限。

技术领域

本发明涉及工件表面纳米强化工装技术领域，具体涉及一种航发轴承内圈电磁复合场微纳靶向修复装置及方法。

背景技术

航发轴承是航空发动机的核心构件，由于其承受极端工况、制造工艺复杂，其极高服役性能与寿命保障是制造领域前沿挑战。研究表明，航空发动机轴承的主要失效形式为表面损伤和断裂，现有的成形、热处理工艺难以实现航发轴承滚道表面及基体性能变革性提升。航发轴承性能与寿命达到极限并难以突破，成为制约高性能航发轴承制造的国际难题。

本发明提出航发轴承超极限性能电磁复合场基体微纳损伤修复新方法。基于电磁能量传递耦合作用下的微区形变相变效应对航发轴承基体损伤微区进行靶向调控，均化形变相变与内能分布，原位修复损伤缺陷，靶向强化组织性能弱区，解决宏观尺度制造中基体微纳尺度损伤缺陷控制难题。发明航发轴承的“微纳损伤靶向修复”创新技术，突破现有航发轴承服役性能与寿命极限。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对目前加工的轴承套圈宏观尺度制造(如喷丸)中基体微纳尺度损伤缺陷难以控制的问题，提供一种航发轴承内圈电磁复合场微纳靶向修复装置及方法，通过在超声冲击表面纳米化过程中或完成后形成的原位表面微纳损伤进行修复，从而均化纳米层的形变相变与内能分布，解决宏观尺度制造中基体微纳尺度损伤缺陷控制难题，突破现有航发轴承服役性能与寿命极限。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种航发轴承内圈电磁复合场微纳靶向修复装置，包括驱动装置、超声喷丸装置、脉冲电流发生器和磁轭线圈装置；

所述驱动装置包括电机和旋转轴，所述旋转轴用于固定安装待加工轴承内圈，所述电机的输出轴与旋转轴连接，驱动旋转轴带动轴承内圈同步转动；所述超声喷丸装置包括超声喷丸腔、超声波探头和钢球，所述超声喷丸腔的上下两端均开口，所述超声波探头从下端开口伸入超声喷丸腔内部，所述钢球置于超声波探头上，覆盖超声波探头上表面；所述超声喷丸腔的上端开口置于待加工轴承内圈下端，并实现间隙配合；分别启动超声波探头和电机即可开始对轴承内圈进行超声冲击表面纳米强化；

所述脉冲电流发生器的输入端触点与输出端触点分别接触在轴承内圈的两端，用于在轴承内圈上产生脉冲电流；

所述磁轭线圈装置包括磁轭板和缠绕于所述磁轭板上的载流线圈，所述磁轭板安装于轴承内圈的侧方，所述载流线圈用于接通脉冲电流，以在轴承内圈周围激发磁场。

上述方案中，所述驱动装置整体安装于第一升降架上，通过第一升降架调节所述轴承内圈与超声喷丸腔上端开口的间隙。

上述方案中，所述超声喷丸腔安装于固定支架上，所述超声波探头安装于第二升降架上，通过第二升降架调节所述超声波探头上表面与轴承内圈滚道的距离。

上述方案中，所述超声喷丸腔的上端开口设计为与轴承内圈滚道弧度配合的弧面造型，以实现轴承内圈滚道与超声喷丸腔的严密配合，防止钢球在冲击过程中溅射出来。

上述方案中，所述磁轭板有两块，两块磁轭板平行设置于轴承内圈两侧以将轴承内圈罩于其中，载流线圈缠绕于两块磁轭板之间，且位于轴承内圈的上方。