波冲击大尺寸环形薄壁零件的方法.doc

摘要冲击大尺寸环形薄壁零件表面的一种方法叫做波冲击的方法。这种方法是在一个敞开的房间里使用一个震动的微小珠子型的雾珠，使零件表面受到冲击，使其至少是过去冲击的五倍，进而消除薄壁零件的变形。波冲击大尺寸环形薄壁零件的方法这种发明的背景1. 发明的领域这项发明叫做超声波冲击的方法，是运用在一个室内使用微小的雾珠的方法，尤其应用在了冲击大尺寸环形薄壁零件中。2. 先进技术的概要 我们知道的是，在实践应用上用微小珠子冲击金属零件的表面，在冲击过程中，要使微小雾珠具有足够的动能、小的入射角和垂直于零件表面，使其持久挤压零件表面，形成一个小的深度。作用过程的挤压抑制了零件表面裂缝的发生或继续发展，并且提高了零件的疲劳强度。这种微小珠子通常是球状的，通常是由陶瓷或刚制成的，直径为0.2mm到4mm之间。在一个封闭小空间里，高压气体和微小珠子通过喷嘴来进行冲击金属表面，高压气流推动着微小珠子超金属零件运动。在空气动力学工业生产中， 制造了大尺寸薄型金属零件。在冲击这些薄型零件时，会遇到很到的困难，例如，冲击这些零件需要大型封闭空间进行冲击作用。为了不使这些薄型金属零件变形，往往采用的冲击是轻微的。这是因为采用重型冲击的微珠产生过度的挤压负载使薄件产生的变形。为了得到最好的强度，要对金属零件有一个最佳的冲击。可是最佳的冲击量是很难得到的，因为冲击喷嘴调节困难有很不牢固。冲击量不够会使金属的强度不够，而过度冲击又会使金属表面得到破坏并是不可修复的，必须会使零件的强度减少。法国2689431专利里的一个超声波冲击方法里表明，在一个空间里采用一个“薄雾珠”或微小珠子，这些微小珠子的薄雾是由20KHZ的振荡器形成的，小空间是敞开的，挤压的金属撞击着敞开的小屋，微小珠子冲击着金属零件，使小屋同金属零件有一个相对运动。并且使小屋通过零件的整个表面，以使其被完全冲击。这个专利也表明怎样去冲击像轴类型的圆类零件。相似雾珠型的小水珠也常常被使用。在超声波冲击过程中，微小珠子的速度是很大的，方向又是任意的。FR2689431提供了获得有效应力大型零件的例子，零件是没有变形的，负载承载力同先前得到的方法是相同的。可是这个FR2689431专利里介绍的方法不能运用在薄壁环形金属零件中。这些薄壁环形金属在一开始的冲击作用下就会有很大的变形，即使这些薄壁环形零件表面被均匀地冲击，冲击作用很小，也会使零件产生部分变形，这是材料的索性和非线性变形。并且FR2689431方法要求，一是获得均匀的冲击，而这份专利得到的是很不精确的冲击，而环形金属零件需要的恰恰是精确的波冲击。否则转动过多会在零件部分表面产生冲击重叠，会使零件局部冲击过多，而在零件表面的另一些区域得到少的冲击，不能使薄壁环形金属零件得到最佳的冲击量。所以，留下我们需要考虑的第一个问题就是在冲击薄壁环形零件时，当零件尺寸超过冲击小屋（空间）时，不能使零件产生变形。第二个问题就是保证全部零件表面进行均匀的波冲击。这个发明的概要 现在的这个发明提供了波冲击大尺寸环形薄壁零件表面的方法，这个方法包括以下步骤：1. 提供一个敞开的小室，并且里面有一个震荡器。2. 在上述室里面有很多的微小雾珠。3. 使上述薄壁零件同上述室有相对的转动，凭借上述被冲击的环形表面的相对运动。4. 操作振荡器，作用室里面的无数小雾珠，使这些雾珠作用于环形零件的表面，使零件得到冲击。5. 持续先前的相对转动，是环形表面得到的冲击至少是以前冲击的5倍。换句话说，薄壁环形金属零件经过转动的敞开小室，得到N次的冲击。每通过一次转动，零件表面的每一部分就得到总数1/N次的冲击。这样的方法提高了作用效果，使整个的零件表面得到无差异的波冲击。对薄环形零件的波冲击不仅减少了在冲击过程中零件的变形，而且当冲击完成后也会对零件留下残余应力。零件的整个表面承担的负载也随着冲击的持续，显现无差异性。这样就解决了上面提出的第一个问题。另外，当零件经过冲击小室被冲击N时，没有必要停止准确的冲击。或多或少的冲击产生不准确的结果，最多也就是总冲击数量大的1/N次。这样就解决了第二个问题。为了获得可接受的结果，冲击的次数N至少是原来波冲击的5倍。可是经过大量的周转式移动才能得到较好的结果，如N是20或100次。当冲击非常薄的零件时，需要指定非常多的转动或移动的次数N。目前的冲击方法一个特殊的优点就是它具有有效性和彻底性。然而，在薄型零件上的最佳的冲击就是不使零件产生变形。我们理解的是同目前发明相符的波冲击一样，零件各部分所能承担的负载保持着一致性。这项专利申请的方法一定不能同先前提到过的FR2689431里提到的方法混淆。虽然FR2689431不能明确表明波冲击是单一步骤作用的，但是它能推测出这个单一步骤的作用是需要的。尤其在FR2689431专利中的第七页二十行给出的公式Vi=Ai/To。AI代表小室在零件表面上速度，页代表着如图1中表明的振荡器表面的宽度同小室的宽度几乎完全相符。To代表波冲击表面的时间，也就是第七页第七行的公式中给出的时间。如果波冲击零件N次，通过FR2689431中公式Vi=Ai/To知道，零件经过持续的冲击，表面的每个地方都能得到最佳的冲击量。现在的是FR2689431提供的只有N=1的这一种情况。更多的是，尤其在第7页第24-34行中说的，速度过大会导致冲击不足，而速度过小将会超过零件工作的硬度。在这里速度是非常重要的，因为为了获得零件表面每处被冲击的时间，零件的全部边缘还得必须通过单一方向的转动或小量的转动才能被准确的冲击。但这个发明的另一方面，通过雾珠作用零件的实验过程表明，速度因素也不是很重要的。这项发明同首选设备的介绍 谈一下这个图，零件1是一个人造涡轮发动机的锥形轮子，它的壁是很薄的，有一个可转动的几何轴子。零件1包括一个锥桶3，通过法兰4对大直径的锥桶3径向延伸。法兰4包括轴承表面5，它应该被波冲击的。轴承表面5是环形、扁平、星形的。仪器中室10内有持续提供的微小雾珠11。室10是以壁12和包括缺口13，参考面14的边缘为界的。仪器的振荡器20，是由的底部石英制成的震荡发生器22在茎杆22内产生了共振组成的。茎杆21的另一端包括很平滑的表面23。震荡表面23是在室10的底部，面朝缺口13。振荡器发生器22作用茎杆21发生径向的振动，表面23振动，把能量传递给微雾珠，脱离室12的墙壁，使他们弹向表面5，冲击朝向缺口13的表面。作用过程中，微珠逐渐损失能量。但是，在同震荡器底端表面23作用的来回中，微珠能得到更多的能量。然而，在室内微珠移动的速度是任意大小和任意方向的，在室内，微珠是以雾珠的形式存在。为了冲击表面5，在室内放入一份微珠。零件1被以这样的方式放置，是为了使表面5在缺口13之上。缺口13的边缘14离表面5的空隙E要小于微珠的直径。零件1在它的几何轴上旋转，振动发生器22在先前预订的时间长度T内的最少等于5.。经过F时间后，暂停振动发声器22，并使零件1转动。这种方法的优点之一是在冲击作用中，零件1和室10是不相联系的。这样就可能避免任何表面对零件的破坏。尽管这样，室内的微珠被圈在室10内，因为间隙E壁前面的微珠的直径还要小。这样的安排也可以避免室10金属包头的磨损。零件被冲击的