波沖擊大尺寸環(huán)的形薄壁零件的方法

1、摘要沖擊大尺寸環(huán)形薄壁零件表面的一種方法叫做波沖擊的方法。這種方法是在一個敞開的房間里使用一個震動的微小珠子型的霧珠，使零件表面受到?jīng)_擊，使其至少是過去沖擊的五倍，進而消除薄壁零件的變形。波沖擊大尺寸環(huán)形薄壁零件的方法這種發(fā)明的背景1. 發(fā)明的領域這項發(fā)明叫做超聲波沖擊的方法，是運用在一個室內使用微小的霧珠的方法，尤其應用在了沖擊大尺寸環(huán)形薄壁零件中。2. 先進技術的概要 我們知道的是，在實踐應用上用微小珠子沖擊金屬零件的表面，在沖擊過程中，要使微小霧珠具有足夠的動能、小的入射角和垂直于零件表面，使其持久擠壓零件表面，形成一個小的深度。作用過程的擠壓抑制了零件表面裂縫的發(fā)生或繼續(xù)發(fā)展，并且提高

2、了零件的疲勞強度。這種微小珠子通常是球狀的，通常是由陶瓷或剛制成的，直徑為0.2mm到4mm之間。在一個封閉小空間里，高壓氣體和微小珠子通過噴嘴來進行沖擊金屬表面，高壓氣流推動著微小珠子超金屬零件運動。在空氣動力學工業(yè)生產(chǎn)中， 制造了大尺寸薄型金屬零件。在沖擊這些薄型零件時，會遇到很到的困難，例如，沖擊這些零件需要大型封閉空間進行沖擊作用。為了不使這些薄型金屬零件變形，往往采用的沖擊是輕微的。這是因為采用重型沖擊的微珠產(chǎn)生過度的擠壓負載使薄件產(chǎn)生的變形。為了得到最好的強度，要對金屬零件有一個最佳的沖擊?？墒亲罴训臎_擊量是很難得到的，因為沖擊噴嘴調節(jié)困難有很不牢固。沖擊量不夠會使金屬的強度不夠，

3、而過度沖擊又會使金屬表面得到破壞并是不可修復的，必須會使零件的強度減少。法國2689431專利里的一個超聲波沖擊方法里表明，在一個空間里采用一個“薄霧珠”或微小珠子，這些微小珠子的薄霧是由20khz的振蕩器形成的，小空間是敞開的，擠壓的金屬撞擊著敞開的小屋，微小珠子沖擊著金屬零件，使小屋同金屬零件有一個相對運動。并且使小屋通過零件的整個表面，以使其被完全沖擊。這個專利也表明怎樣去沖擊像軸類型的圓類零件。相似霧珠型的小水珠也常常被使用。在超聲波沖擊過程中，微小珠子的速度是很大的，方向又是任意的。fr2689431提供了獲得有效應力大型零件的例子，零件是沒有變形的，負載承載力同先前得到的方法是相同

4、的?？墒沁@個fr2689431專利里介紹的方法不能運用在薄壁環(huán)形金屬零件中。這些薄壁環(huán)形金屬在一開始的沖擊作用下就會有很大的變形，即使這些薄壁環(huán)形零件表面被均勻地沖擊，沖擊作用很小，也會使零件產(chǎn)生部分變形，這是材料的索性和非線性變形。并且fr2689431方法要求，一是獲得均勻的沖擊，而這份專利得到的是很不精確的沖擊，而環(huán)形金屬零件需要的恰恰是精確的波沖擊。否則轉動過多會在零件部分表面產(chǎn)生沖擊重疊，會使零件局部沖擊過多，而在零件表面的另一些區(qū)域得到少的沖擊，不能使薄壁環(huán)形金屬零件得到最佳的沖擊量。所以，留下我們需要考慮的第一個問題就是在沖擊薄壁環(huán)形零件時，當零件尺寸超過沖擊小屋（空間）時，不能

5、使零件產(chǎn)生變形。第二個問題就是保證全部零件表面進行均勻的波沖擊。這個發(fā)明的概要 現(xiàn)在的這個發(fā)明提供了波沖擊大尺寸環(huán)形薄壁零件表面的方法，這個方法包括以下步驟：1. 提供一個敞開的小室，并且里面有一個震蕩器。2. 在上述室里面有很多的微小霧珠。3. 使上述薄壁零件同上述室有相對的轉動，憑借上述被沖擊的環(huán)形表面的相對運動。4. 操作振蕩器，作用室里面的無數(shù)小霧珠，使這些霧珠作用于環(huán)形零件的表面，使零件得到?jīng)_擊。5. 持續(xù)先前的相對轉動，是環(huán)形表面得到的沖擊至少是以前沖擊的5倍。換句話說，薄壁環(huán)形金屬零件經(jīng)過轉動的敞開小室，得到n次的沖擊。每通過一次轉動，零件表面的每一部分就得到總數(shù)1/n次的沖擊。

6、這樣的方法提高了作用效果，使整個的零件表面得到無差異的波沖擊。對薄環(huán)形零件的波沖擊不僅減少了在沖擊過程中零件的變形，而且當沖擊完成后也會對零件留下殘余應力。零件的整個表面承擔的負載也隨著沖擊的持續(xù)，顯現(xiàn)無差異性。這樣就解決了上面提出的第一個問題。另外，當零件經(jīng)過沖擊小室被沖擊n時，沒有必要停止準確的沖擊?；蚨嗷蛏俚臎_擊產(chǎn)生不準確的結果，最多也就是總沖擊數(shù)量大的1/n次。這樣就解決了第二個問題。為了獲得可接受的結果，沖擊的次數(shù)n至少是原來波沖擊的5倍。可是經(jīng)過大量的周轉式移動才能得到較好的結果，如n是20或100次。當沖擊非常薄的零件時，需要指定非常多的轉動或移動的次數(shù)n。目前的沖擊方法一個特殊

7、的優(yōu)點就是它具有有效性和徹底性。然而，在薄型零件上的最佳的沖擊就是不使零件產(chǎn)生變形。我們理解的是同目前發(fā)明相符的波沖擊一樣，零件各部分所能承擔的負載保持著一致性。這項專利申請的方法一定不能同先前提到過的fr2689431里提到的方法混淆。雖然fr2689431不能明確表明波沖擊是單一步驟作用的，但是它能推測出這個單一步驟的作用是需要的。尤其在fr2689431專利中的第七頁二十行給出的公式vi=ai/to。ai代表小室在零件表面上速度，頁代表著如圖1中表明的振蕩器表面的寬度同小室的寬度幾乎完全相符。to代表波沖擊表面的時間，也就是第七頁第七行的公式中給出的時間。如果波沖擊零件n次，通過fr26

8、89431中公式vi=ai/to知道，零件經(jīng)過持續(xù)的沖擊，表面的每個地方都能得到最佳的沖擊量?，F(xiàn)在的是fr2689431提供的只有n=1的這一種情況。更多的是，尤其在第7頁第24-34行中說的，速度過大會導致沖擊不足，而速度過小將會超過零件工作的硬度。在這里速度是非常重要的，因為為了獲得零件表面每處被沖擊的時間，零件的全部邊緣還得必須通過單一方向的轉動或小量的轉動才能被準確的沖擊。但這個發(fā)明的另一方面，通過霧珠作用零件的實驗過程表明，速度因素也不是很重要的。這項發(fā)明同首選設備的介紹 談一下這個圖，零件1是一個人造渦輪發(fā)動機的錐形輪子，它的壁是很薄的，有一個可轉動的幾何軸子。零件1包括一個錐桶3

9、，通過法蘭4對大直徑的錐桶3徑向延伸。法蘭4包括軸承表面5，它應該被波沖擊的。軸承表面5是環(huán)形、扁平、星形的。儀器中室10內有持續(xù)提供的微小霧珠11。室10是以壁12和包括缺口13，參考面14的邊緣為界的。儀器的振蕩器20，是由的底部石英制成的震蕩發(fā)生器22在莖桿22內產(chǎn)生了共振組成的。莖桿21的另一端包括很平滑的表面23。震蕩表面23是在室10的底部，面朝缺口13。振蕩器發(fā)生器22作用莖桿21發(fā)生徑向的振動，表面23振動，把能量傳遞給微霧珠，脫離室12的墻壁，使他們彈向表面5，沖擊朝向缺口13的表面。作用過程中，微珠逐漸損失能量。但是，在同震蕩器底端表面23作用的來回中，微珠能得到更多的能量。然而，在室內微珠移動的速度是任意大小和任意方向的，在室內，微珠是以霧珠的形式存在。為了沖擊表面5，在室內放入一份微珠。零件1被以這樣的方式放置，是為了使表面5在缺口13之上。缺口13的邊緣14離表面5的空隙e要小于微珠的直徑。零件1在它的幾何軸上旋轉，振動發(fā)生器22在先前預訂的時間長度t內的最少等于5.。經(jīng)過f時間后，暫停振動發(fā)聲器22，并使零件1轉動。這種方法的優(yōu)點之一是在沖擊作用中，零件1和室10是不相聯(lián)系的。這樣就可能避免任何表面對零件的破壞。盡管這樣，室內的微珠被圈在室10內，因為間隙e壁前面的微珠的直徑還要小。這樣的安排也可以避免室10金屬包頭的磨損。零件被沖擊的