[发明专利]孔角强化处理方法

说明书

本发明涉及孔角处理领域，具体而言，涉及一种孔角强化处理方法。该方法为采用孔角超声冲挤强化装置对被处理孔的孔角边缘进行超声频冲挤处理，使孔角附近材料产生塑性变形。本发明提供的孔角强化处理方法，利用孔角超声冲挤强化装置对被处理孔的孔角边缘进行超声频冲挤处理，使孔角附近材料产生塑性变形，使孔角附近材料产生晶粒细化的效果，卸载后形成残余压应力，从而大幅提高孔的抗疲劳性能、抗应力腐蚀性能和耐磨性。

技术领域

本发明涉及孔角处理领域，具体而言，涉及一种孔角强化处理方法。

背景技术

机械结构与零件中常常加工有各种连接孔或工艺孔(以下称为孔结构)，主要分为连接孔结构、结构止裂孔和结构开孔等3类，孔结构构件常因孔的应力集中而导致疲劳破坏，有关调研表明，在飞机结构件的疲劳失效中，约有70％的疲劳裂纹源于孔结构。因此，孔成为孔结构构件的疲劳薄弱环节。而且孔结构构件的疲劳破坏常源于孔角或孔边处。

为解决孔结构的疲劳断裂问题，目前采用的主要技术措施有：球压处理、孔口端面压印、冷挤压扩孔等强化工艺。以上几种工艺的一个共同特点是孔角材料的塑性变形是通过准静态压力载荷来实现的。其中，球压处理和孔口端面压印所产生的塑性变形量较低，因此对孔的抗疲劳性能改善作用有限。

在冷挤压扩孔工艺中，挤压芯棒以过盈形式沿着初始孔的轴线方向强制穿过，使孔壁产生弹塑性变形和残余压应力。该工艺要求初始孔的表面光洁度高，挤压过程要有充分的润滑，否则极易造成孔壁表面损伤，适合于低过盈量的孔挤压强化。但大量的研究与应用表明，经冷挤压扩孔处理后，疲劳裂纹源集中萌生在挤压孔的入口孔角位置。

发明内容

本发明的目的在于提供孔角强化处理方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

本发明提供的孔角强化处理方法，采用孔角超声冲挤强化装置对被处理孔的孔角边缘进行超声频冲挤处理，使孔角附近材料产生塑性变形。

进一步的，所述孔角超声冲挤强化装置包括超声波发生器、换能器、变幅杆、工具头和壳体；

所述超声波发生器设置在壳体的一端；

所述换能器设置在所述壳体的内部；

所述变幅杆的一端连接所述壳体；

所述变幅杆的另一端设置有所述工具头；

所述工具头包括导向柱、冲挤部和连接部；

所述连接部的一端与所述冲挤部的一端固定连接；

所述连接部的另一端与所述变幅杆可拆卸连接；

所述冲挤部具有冲挤斜面，能够对孔角进行冲挤；

所述连接部、所述冲挤部和所述导向柱同轴设置。

进一步的，所述冲挤部的表面上设置有润滑剂。

进一步的，所述换能器远离所述变幅杆的一端设置有冷却扇。

进一步的，所述变幅杆通过固定环设置在所述壳体内；

所述固定环设置在所述变幅杆远离换能器的一端。

进一步的，所述换能器为磁致伸缩换能器或压电陶瓷换能器。

进一步的，所述变幅杆的振动方向为轴向振动。

进一步的，所述换能器和所述变幅杆同轴设置。

进一步的，所述壳体上还设置有手柄。

进一步的，对孔角进行振动冲挤后，采用机械或手工打磨工艺将孔角处产生的凸缘进行处理。