本发明专利技术涉及一种超声空化喷丸装置及其使用方法，该装置包括至少一个超声波组件，所述超声波组件包括超声波辐射头，所述超声波辐射头具有声波辐射面，所述声波辐射面用于辐射超声波，所述声波辐射面环绕工件，并形成闭合的喷丸区域。本发明专利技术的超声空化喷丸装置的声波辐射面形成闭合的喷丸区域，有效提高声波辐射面的面积，能够从不同方向将超声波传入到液体介质中，实现工件360°全周向的同时强化，进而可实现对微细齿轮等形状复杂、尺寸微小的金属表面的强化作用。而且，本发明专利技术的超声空化喷丸装置的使用方法，易于操作，加工效率高。
【技术实现步骤摘要】
超声空化喷丸装置及其使用方法
本专利技术涉及金属表面处理
，特别是涉及一种超声空化喷丸装置及其使用方法。
技术介绍
金属表面强化处理的目的在于提高表面硬度、增强金属表面耐腐蚀和耐磨损性能，进而达到延长金属工件的服役性能和服役寿命。喷丸强化是一种常见的表面强化工艺，通过冲击或撞击在金属表面产生塑性变形，并植入有益的残余压力，达到表面强化的效果。但是，传统的喷丸技术是利用高速运动的丸料或撞针对金属表面进行强化，冲击力度大，使金属表面易出现损伤。而且，传统喷丸方法受限于丸料大小，对尖端及微孔等极限位置的喷丸强化难以实现。超声波空化喷丸技术是一种新型的表面喷丸强化技术，但喷丸辐射面局限于平面形式，只能对简单、平整的金属表面实现强化，强化效率低，对于形状复杂、尺寸微小的金属表面均无法实现高效高质量强化，限制了该技术在工程上的应用。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种超声空化喷丸装置及其使用方法，该装置能够实现对工件全周向的空化喷丸强化，有效提高超声波空化喷丸强化的效率，效果显著，可广泛应用于各种金属表面的强化。一种超声空化喷丸装置，包括至少一个超声波组件，所述超声波组件包括超声波辐射头，所述超声波辐射头具有声波辐射面，所述声波辐射面用于辐射超声波，所述声波辐射面环绕工件，并形成闭合的喷丸区域。进一步地，所述喷丸区域延伸形成一喷丸通道。进一步地，所述喷丸通道的形状为圆柱形。进一步地，所述超声空化喷丸装置还包括传输件，所述传输件能够于所述喷丸通道中移动。r>进一步地，所述传输件位于所述喷丸通道的轴线上。进一步地，所述超声波组件还包括超声波换能器以及连接于所述超声波换能器的超声波变幅杆，所述超声波辐射头位于所述超声波变幅杆的一端。进一步地，所述超声空化喷丸装置还包括支撑装置，所述超声波组件安装于所述支撑装置内。进一步地，所述超声空化喷丸装置还包括用于容纳液体介质的喷丸池，所述喷丸池安装于所述支撑装置上并与所述喷丸区域连通。一种所述的超声空化喷丸装置的使用方法，包括：将所述喷丸区域浸没于液体介质中；以及将所述超声波组件与超声波电源连通，所述超声波组件产生超声波，所述超声波传入所述液体介质中，使得所述液体介质中的空化泡溃灭产生微射流和冲击波，以实现对所述工件的表面的喷丸强化。进一步地，所述超声空化喷丸装置还包括用于装配工件的传输件，所述传输件于所述喷丸通道中移动。本专利技术的超声空化喷丸装置的声波辐射面用于辐射超声波，所述超声波辐射面环绕所述工件形成闭合的喷丸区域，可有效提高声波辐射面的面积。同时，闭合的喷丸区域能够从不同方向将超声波传入到液体介质中，使得液体介质中的超声波能够产生交集甚至聚焦于一处，显著提升超声波空化喷丸强度。另外，环绕工件的喷丸区域可对工件的全周向表面均产生强烈的冲击作用，同时实现表面冲击塑性变形。从而，本专利技术能够实现工件360°全周向的同时强化，强化效率高、质量均匀性好、无死角，进而可实现对微细齿轮等形状复杂、尺寸微小的金属表面的强化作用，扩大其加工范围。本专利技术的超声空化喷丸装置的使用方法，易于操作，加工效率高。该使用方法利用超声波引起液体介质产生空化效应，空化泡瞬间溃灭产生的微射流和冲击波，能够在金属表面产生塑性变形，植入残余压应力，强化金属表面，提高金属表面硬度，进而改善金属材料表面的耐磨性、抗腐蚀性和抗疲劳性能。附图说明图1为本专利技术一实施方式的超声空化喷丸装置的剖视图；图2为本专利技术超声空化喷丸装置的其它实施方式的喷丸区域示意图；图3为图1所述的超声空化喷丸装置的另一位置剖视图；图4为图1所述的超声空化喷丸装置的轴测图。其中，10、超声波组件；101、超声波换能器；102、超声波变幅杆；103、超声波辐射头；103a、声波辐射面；20、喷丸区域；30、支撑装置；301、中空通道；40、传输件；50、工件；60、喷丸池；70、底座；80、液体介质。具体实施方式以下将通过实施例，并结合附图，对本专利技术的超声空化喷丸装置进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，为本专利技术提供的一实施方式的超声空化喷丸装置，所述超声空化喷丸装置用于金属表面的强化处理，本实施方式中，所述超声波空化喷丸装置能够实现对微细齿轮等形状复杂、尺寸微小的金属表面的强化作用，扩大了超声波空化喷丸装置的工程应用领域和范围。本实施方式中，所述超声空化喷丸装置包括一个超声波组件10，所述超声波组件10包括超声波辐射头103，所述超声波辐射头103具有声波辐射面103a，所述声波辐射面103a用于辐射超声波，所述声波辐射面103a环绕工件50，并形成闭合的喷丸区域20。具体的，所述超声波组件10还包括超声波换能器101以及连接于所述超声波换能器101的超声波变幅杆102，所述超声波辐射头103位于所述超声波变幅杆102的一端。其中，超声波换能器101优选为压电陶瓷圆盘换能器，与超声波电源连接，用于将超声波电源的高频震荡电信号转换成纵向机械振动的超声波，并传递给超声波变幅杆102。所述超声波变幅杆102用于将超声波机械振动的质点位移或速度放大，并传递给超声波辐射头103，由超声波辐射头103传入液体介质80中。进一步地，超声波换能器101和超声波辐射头103的连接端面中心处可加工有螺纹，分别通过双头螺柱与超声波变幅杆102连接，组成超声波组件10。具体的，超声波辐射头103的声波辐射面103a用于喷丸强化处理工件50，所述声波辐射面103a环绕所述工件50形成闭合的喷丸区域20，不仅可以提高声波辐射面的面积，而且形成闭合的喷丸区域20能够从不同方向将超声波传入到液体介质80中，使得液体介质80中的超声波能够产生交集甚至聚焦于一处，从而显著提升了超声波空化喷丸效果。而且，环绕工件50的喷丸区域20内具有高强度的超声波空化效应，可对工件50的全周向表面均产生强烈的冲击作用，以同时实现表面冲击塑性变形，提高表面的硬度、耐蚀性和耐磨性等。从而，本专利技术能够实现工件360°全周向的同时强化，强化效率高、质量均匀性好、无死角，进而可实现对微细齿轮等形状复杂、尺寸微小的金属表面的强化作用，扩大其加工范围。具体的，所述喷丸区域20的形状不限，包括由多个平面合围形成的多边形喷丸区域，如三边形喷丸区域、四边形喷丸区域、五边形喷丸区域等，由弧形表面合围形成的圆形喷丸区域，以及不规则表面合围形成的喷丸区域。在本实施方式中，所述喷丸区域20延伸形成一喷丸通道，喷丸通道的长度不限，根据实际工程应用而调整。可以理解，不同形状的喷丸通道中超声波的汇集情况不同，各位置的超声波强度不同。其中，当喷丸区域20延伸形成的喷丸通道为柱形喷丸通道，尤其是圆柱形喷丸通道时，其声波辐射面103a能够360°全周向均匀的将超声波传入到液体介质80中，并聚焦于圆柱形喷丸通道的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超声空化喷丸装置，其特征在于，包括至少一个超声波组件，所述超声波组件包括超声波辐射头，所述超声波辐射头具有声波辐射面，所述声波辐射面用于辐射超声波，所述声波辐射面环绕工件，并形成闭合的喷丸区域。/n
【技术特征摘要】
1.一种超声空化喷丸装置，其特征在于，包括至少一个超声波组件，所述超声波组件包括超声波辐射头，所述超声波辐射头具有声波辐射面，所述声波辐射面用于辐射超声波，所述声波辐射面环绕工件，并形成闭合的喷丸区域。
2.根据权利要求1所述的超声空化喷丸装置，其特征在于，所述喷丸区域延伸形成一喷丸通道。
3.根据权利要求2所述的超声空化喷丸装置，其特征在于，所述喷丸通道的形状为圆柱形。
4.根据权利要求2所述的超声空化喷丸装置，其特征在于，所述超声空化喷丸装置还包括传输件，所述传输件能够于所述喷丸通道中移动。
5.根据权利要求4所述的超声空化喷丸装置，其特征在于，所述传输件位于所述喷丸通道的轴线上。
6.根据权利要求1所述的超声空化喷丸装置，其特征在于，所述超声波组件还包括超声波换能器以及连接于所述超声波换能器的超声波变幅杆，所述超声波辐射头位于所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张庆龙，于磊，赵夙，李豪，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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