[发明专利]一种超声振动螺纹滚压强化装置

说明书

技术领域            

    本发明涉及一种将超声振动应用于螺纹滚压强化的新型振动传递方式及装置。超声振动螺纹滚压技术是在普通螺纹滚压工艺的基础上，对滚压轮施加超声振动，使滚压轮边振动边滚动的高能螺纹强化技术。滚压轮与超声换能器的连接、装卡方式在超声振动螺纹滚压技术中显得尤为重要。其关键在于在保证滚压刀具正常工作的同时又要确保超声波能量的高效传递。本发明为超声振动螺纹滚压技术及大载荷超声传振提供了一种新思路和方法。

背景技术

螺纹连接是一种重要的连接方式，在航空装配和石油钻探等方面广泛应用。而螺纹的自身结构特性决定了其具有高的应力集中系数，在高频复杂载荷下容易在螺纹牙根部位产生裂纹，最终导致疲劳失效。常规切削加工容易在螺纹牙底部位产生刀纹和划痕等表面缺陷，而此区域成为疲劳裂纹萌生和扩展的主要根源，大大降低了构件的整体疲劳性能。

为提高螺纹产品寿命，通常采用普通螺纹滚压工艺对螺纹牙底进行局部强化，并在普通材料螺纹强化中取得一定效果。随着A100钢等高强材料的大量使用，高强材料的螺纹强化问题显得尤为突出。高强材料的高强特性，使得普通滚压工艺难以使其产生足够的塑性变形，因此对疲劳性能的改善程度十分有限。超声振动挤压工艺为一种高能强化技术，其具有的高频脉冲特性可细化表层组织，引入更大的表面残余应力，因此能有效提高试件的疲劳寿命。在超声滚压工艺中，滚压刀具和超声波发生换能器的连接和装卡方式十分重要，既要确保刀具的正常工作，又需要保障超声波能量传递到滚压刀具，同时也要考虑刀具以及换能器的磨损和使用寿命等问题。鉴于此，发明了将超声振动应用于螺纹滚压强化的新型振动传递装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种将超声振动应用于螺纹滚压强化的新型振动传递方式及装置，综合了超声波传递效率、高负载、高耐磨性和使用寿命等因素，使得超声能量能够在换能器和滚压刀具间很好的传递，在强化工艺中发挥重要的作用。

       本发明一种超声振动螺纹滚压强化装置，包括变幅杆1、滚压轮2、挡盖3、螺钉4和防磨衬套5；变幅杆1为圆柱状零件，前端面设有轮子卡槽11和4个螺纹孔12；滚压轮2为轮轴一体硬质合金轮，是挤压刀具；挡盖3是圆片状零件，上有4个通孔31和方孔32。方孔32为轮子的装卡提供空间；螺钉4通过通孔31连接到变幅杆1上的螺纹孔12将挡盖3紧固连接起来，防磨衬套5套在滚压轮轮2的轴上，安装在变幅杆1的轮子卡槽11中。防磨衬套为耐磨且硬度较大材料，它的作用是防止变幅杆的磨损。

       超声波由换能器发出，在变幅杆前端振幅最大，通过轮子卡槽与滚压轮轴的支撑面传递给滚压刀具，二者之间的防磨衬套不影响振动的传递。而椭圆振动超声波能减少滚压轮与衬套之间的摩擦，提高滚压工艺效果，减少滚压轮的磨损。

本发明的优点及功效为：

（1）滚压刀具为轴轮一体型，换能器对滚压轮两端支撑，增大了接触面积，超声波传递效果较好，能实现大载荷传振，且传振稳定性好。

   （2）防磨衬套可以减少换能器的磨损，且不影响超声波能量的传递。

   （3）螺钉夹紧防磨衬套确保振动的传递。

（4）椭圆振动超声波可以减少刀具轴的磨损，增加滚压轮的使用寿命。

附图说明

图1 本发明装置的外观图

图2 本发明装置的结构分解图

图中： 1变幅杆    11轮子卡槽     12.螺纹孔 2滚压轮     3挡盖  31通孔 32方孔 4螺钉    5防磨衬套   。  

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

图1和图2是本装置的整体外观图和结构拆分图。本装置由变幅杆1、滚压轮2、挡盖3、螺钉4和防磨衬套5组成。变幅杆1为阶梯柱状零件，前端面设有轮子卡槽11和4个螺纹孔12。滚压轮2为轮轴一体硬质合金轮，是挤压刀具。挡盖3是圆片状零件，上有4个通孔31和方孔32。方孔32为轮子的装卡提供空间。螺钉4通过通孔31连接到变幅杆1上的螺纹孔12将挡盖3紧固连接起来，防磨衬套5套在滚压轮2的轴上，安装在变幅杆1的轮子卡槽11中，防磨衬套为耐磨且硬度较大材料，它的作用是防止变幅杆的磨损。

超声波由换能器发出，在变幅杆前端振幅最大，通过轮子卡槽与滚压轮轴的支撑面传递给滚压刀具，二者之间的防磨衬套不影响振动的传递。而椭圆振动超声波能减少滚压轮与衬套之间的摩擦，提高滚压工艺效果，减少滚压轮的磨损。