[发明专利]一种超声冲击强化用变幅杆及其使用方法

权利要求书

1.一种超声冲击强化用变幅杆，其特征在于：变幅杆(1)为阶梯状一体结构，依次由大圆柱段(2)、变截面段(3)和小圆柱段(4)三部分组成；其中，大圆柱段(2)依次由下圆柱段(202)、中圆柱段(203)和上圆柱段(204)三部分组成，在下圆柱段(202)、中圆柱段(203)的中心位置设有内螺纹孔(201)；小圆柱段(4)由连接圆柱段(401)、过渡段(402)和工具头(403)三部分组成；变截面段(3)的横截面为圆锥形，总长为l，圆锥的蜿蜒指数α为(N－1)/(N＊l)，N为面积系数＝(S₁/S₂)^0.5＝D₁/D₂，S1为上圆柱段(204)的横截面面积；S2为连接圆柱段(401)的横截面面积；上圆柱段(204)的直径为D₁，圆锥的锥面直径函数为D₁＊(1－αx)，x为锥面上距大圆柱段(204)的底面的轴向距离。

2.根据权利要求1所述的一种超声冲击强化用变幅杆，其特征在于：

下圆柱段(202)和上圆柱段(204)的直径均为D₁，中圆柱段(203)的直径为D₁－4mm。

3.根据权利要求1所述的一种超声冲击强化用变幅杆，其特征在于：连接圆柱段(401)的直径为D₂＝Φ26～30mm，工具头(403)为长方体形状，长度为n＝20～30mm，底面为正方形，边长为(16～24)mm。

4.根据权利要求1所述的一种超声冲击强化用变幅杆，其特征在于：变幅杆(1)的材质为TC4、TB6、TC11、TC17牌号钛合金中的一种。

5.根据权利要求4所述的一种超声冲击强化用变幅杆，其特征在于：

变幅杆(1)的轴向总长为λ/2，λ为钛合金中声波的波长，变截面段(3)的轴向长度为λ/10，大圆柱段(2)和小圆柱段(4)的轴向长度均为λ/5。

6.根据权利要求1所述的一种超声冲击强化用变幅杆，其特征在于：

变幅杆(1)的谐振频率18～21KHz，振幅放大系数为12～16。

7.根据权利要求1－6任意一项所述的一种超声冲击强化用变幅杆的使用方法，其特征在于：

(1)将变幅杆的内螺纹孔(201)与换能器的外螺纹相连接；

(2)将工具头(403)嵌入型腔(7)中，工具头(403)与型腔(7)的四个内壁的间隙为0.1～1mm，与型腔(7)的顶部距离为10～200mm；

(3)在型腔(7)中放置1～200个弹丸，弹丸直径为工具头(403)与型腔(7)间隙的2～20倍；

(4)在换能器(5)的激振下，变幅杆(1)增加振幅，激励弹丸发生高速运动，撞击型腔(7)的顶部和四个内壁。

8.根据权利要求7所述的一种超声冲击强化用变幅杆的使用方法，其特征在于：所述变幅杆(1)与换能器(5)、型腔底座(6)的中央方孔以及型腔(7)的底部方孔同轴。