[发明专利]一种超声波辅助流体空化研磨设备

说明书

本发明公开了一种超声波辅助流体空化研磨设备。本设备主要将部件安装于流动回路中，回路中的泵驱使流体通过部件的内部通道；空化诱导器安装在喷嘴上，使得流经的流体产生气泡；气泡在部件的内部通道内爆产生高能微射流，对通道表面进行抛光处理；同时，超声波发生器在部件外移动，可选择性地增强部件内部通道中流体的空化强度，防止抛光不均匀；流体中的研磨介质利用磨粒的磨损机制可以进一步对通道表面进行加工。本设备使得部件表面光洁度得到极大的改善，研磨介质运动速度的增加加强了对部件表面的冲击压力使得研磨介质对表面质量的改善作用大大加强，气泡数量的增多，增强了空化强度，使得对通道表面的处理效果得到极大加强。

技术领域

本发明涉及了金属部件表面抛光领域的一种抛光设备，具体涉及了一种超声波辅助流体空化研磨设备。

背景技术

3D增材制造已经成为制造业一项重要的制造方式，广泛用于航空航天和汽车工业，用于制造具有复杂形状的部件。然而增材制造所制造的金属部件表面光洁度一般都不高，尤其对于部件的内部通道，需要进一步的处理以降低表面粗糙度。

对于部件内部通道表面的处理，传统的机械加工存在难以接近的问题，因为一般部件的内部通道孔径都比较小，所以针对这种问题，提出了新的抛光方法，如AFM(磨料流加工)、化学加工、电化学加工等，然而这些加工方法又存在磨料在通道弯折处或者孔径较小处产生聚集现象以至于堵塞通道，又或者存在加工后质量损失过多以至于产生尺寸改变过大现象，影响部件安装与功能。针对这些问题，有学者提出了HCAF(流体空化研磨加工)的新抛光方法，这种方法具有通道表面可及性高、加工效果好、不会存在磨料聚集等优点，但是又出现了新的问题，如加工后表面粗糙度不均等。

针对此种现状，有必要研究一种新的表面处理设备，融合已有设备的优点，并解决上述已存在问题。

发明内容

本发明提出了一种超声波辅助流体空化研磨设备，以解决背景技术中存在的现今表面处理技术加工缓慢、磨料聚集、加工不均、尺寸完整性受损等问题。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

包括支架、控制器、超声波辅助系统、上游阀、下游阀、空化强度监测器、空化室、蓄能器、可变流量泵和流体源；可变流量泵的出口依次经蓄能器、上游阀、空化室、空化强度监测器、下游阀和流体源后与可变流量泵的入口连通，形成闭合回路；

所述超声波辅助系统设置在空化室的侧方位置，所述超声波辅助系统、上游阀、下游阀、空化强度监测器、蓄能器和可变流量泵均与控制器进行电连接。

所述空化室包括喷嘴和部件夹紧结构；所述空化室内部通过部件夹紧结构连接有液压元件，所述空化室的出口端设置有空化室出口，所述空化室出口与液压元件内部通道的出口端之间通过下流过渡腔连通，所述空化室的另一端设置有喷嘴。

所述喷嘴包括内部管道、研磨介质和空化诱导器；

喷嘴内部管道在入口侧设有分支管道，分支管道入口作为磨料流进口，分支管道出口连接到喷嘴内部管道；

喷嘴的内部管道将喷嘴分割成外部通道和内部通道，所述研磨介质经磨料流进口进入外部通道并流过外部通道，所述内部通道中流有液态流体；

喷嘴内部管道在出口侧的内壁设有空化诱导器，且空化诱导器与内部通道进行螺纹连接，喷嘴的喷嘴出口正对着空化室中液压元件内部通道的入口端放置，所述喷嘴出口与液压元件内部通道的进口端之间通过入口过渡腔连通。

所述研磨介质存在于流体中气泡与气泡之间或者气泡的气泡膜上。

所述超声波辅助系统包括超声波发生器、夹持器、超声波换能器和超声波探头；