[发明专利]一种可分离式的挤压芯棒超声振动孔挤压强化装置及其运行工艺

权利要求书

1.一种可分离式的挤压芯棒超声振动孔挤压强化装置，其特征在于，包括与拉伸试验机相连的连接板（1）、立柱（2）、超声振动装置（3）、压紧圆盘（4）、紧固盖板（5）、推杆（9）、芯棒套管（10）；

其中，连接板（1）通过轴肩和圆螺母实现整个装置的轴向固定，完成与拉伸装置的连接；连接板（1）与紧固盖板（5）通过四根立柱（2）完成连接，两端采用螺母锁紧，在拉伸试验机工作时传递拉力；压紧圆盘（4）和紧固盖板（5）上开有四个通孔，压紧圆盘（4）将超声振动装置（3）通过法兰及螺栓连接将其固定；

挤压芯棒是可分离式的，采用推杆与芯棒套管结合的方式，其中超声振动装置（3）的变幅杆与推杆（9）后端连接，由推杆的轴向运动对挤压芯棒前端直径进行调节，并通过螺纹完成轴向固定，提供挤压时拉力；

推杆前端有锥度，通过更换不同锥度的推杆，能够实现不同挤压量的孔挤压强化；

所述的芯棒整体采用圆柱形式，通过螺栓与超声振动装置的变幅杆相连，长度接近四分之一波长，易于传递超声波；

芯棒套管为中空结构，推杆插入芯棒套管中，支撑芯棒套管前端，增大芯棒套管前端直径，实现孔结构件挤压强化；

所述的推杆上存在螺纹，其中，推杆端部的螺纹与超声换能器前端盖相连接，使推杆固定在超声换能器上；推杆中部的螺纹使推杆与芯棒套管相连接，使芯棒套管与推杆组合成一个整体，便于超声振动传递到挤压芯棒前端；芯棒套管上存在开缝便于芯棒套管前端直径扩大，满足孔挤压强化需求的过盈量；孔结构件挤压强化前，芯棒套管正向放置于装配孔中，推杆从同一侧进入，芯棒套管与推杆装配完成后，将芯棒套管与推杆反向拉出，完成孔挤压强化；

所述的超声振动装置（3）由变幅杆、前端盖、压电陶瓷、电极片、后端盖、绝缘套、紧固螺钉组成；节面位置设置为前端盖和压电陶瓷交界处，减小陶瓷片机械振动的能量损失；前端盖与变幅杆一体设计，减小因螺纹连接导致超声能量损失。

2.利要求1所述的一种可分离式的挤压芯棒超声振动孔挤压强化装置的运行工艺，其特征在于，步骤是：

（1）将连接板（1）与拉伸试验机相连，推杆（9）与超声振动装置（3）变幅杆连接，推杆（9）与芯棒套管（10）初步连接，启动装置，调节行程控制超声挤压芯棒穿过孔结构件；

（2）通过旋转芯棒的螺纹连接，将推杆（9）推入芯棒套管（10）中，由于推杆前端存在锥度使芯棒套管前端扩张，推杆起到支撑作用，完成芯棒的直径变化，满足孔挤压强化需求；

（3）接通超声波发生器，使压电陶瓷产生机械振动，完成电能到机械能的转换，超声振动装置变幅杆与挤压芯棒装配在一起，使挤压芯棒前端产生轴向超声振动，轴向超声振动与挤压芯棒沿装配孔轴向方向的运用相叠加，将大振幅传递至挤压芯棒前端，对孔结构件装配孔进行挤压强化；

（4）完成对拉伸试验机速度与位移设置，开始对超声挤压芯棒进行拉伸，拉力作用下扩张的芯棒挤过孔结构件，同时超声振动，完成对孔结构件的挤压强化。

3.根据权利要求2所述的一种可分离式的挤压芯棒超声振动孔挤压强化装置的运行工艺，其特征在于，

步骤（1）中，孔挤压强化前，芯棒套管外径与孔结构件装配孔孔径相同，芯棒套管不需要收缩便可以放置于装配孔中；

步骤（4）中，反向拉出插入推杆的芯棒套管，完成结构件装配孔挤压强化。

4.根据权利要求2所述的一种可分离式的挤压芯棒超声振动孔挤压强化装置的与运行工艺，其特征在于，步骤（2）中，芯棒套管、推杆均在孔结构件装配孔一侧安装、装配，能够实现孔结构件装配孔单边挤压强化。