抛丸机叶片表面喷丸强化装置及强化方法与流程

本发明涉及喷丸加工技术领域，尤其是涉及一种抛丸机叶片表面喷丸强化装置，及该装置的喷丸方法。

背景技术：

抛丸时利用抛丸器抛出的高速弹丸清理或者强化工件表面的加工设备。目前国内外抛丸机的应用日益广泛，不再局限于传统零件表面加工，还可更加广泛的用于维护和修复高速公路、钢桥和机场路面等。抛丸器作为抛丸机的关键部件，其质量与使用寿命直接取决于叶片，而叶片工作时由于承受磨料对其表面的磨损使其成为抛丸机中最易损坏的部位。据不完全统计，每年国内仅因叶片磨损而消耗的材料价值上千万，于是为了提高抛丸机的质量和使用效率，并且降低成本，延长叶片的使用寿命就成为解决问题的焦点。

喷丸强化技术是利用弹丸流以一定的速度对金属零件表面进行撞击，从而使零件表面发生反复塑性变形，形成一层具有加工硬化效果的表面强化层。研究认为，表面强化层的存在不仅提高了工件表面的硬度和耐磨性，更重要的是在工件的表层形成了残余压应力层，残余压应力层能够阻碍疲劳微裂纹的生成和扩展，从而极大地提高零件的表面疲劳抗力。喷丸强化工艺使零件表面产生残余压应力场，以提高零件的疲劳性能和改变零件的表面状态，与其他表面处理工艺相比，该工艺具有实施过程简便、强化效果明显、消耗成本低等特点。因此急需一种抛丸机叶片表面喷丸强化装置及强化方法，用于实现对抛丸机叶片表面的强化。

技术实现要素：

本发明提供一种抛丸机叶片表面喷丸强化装置和喷丸强化方法，以提高叶片表面残余压应力，采用的技术方案是：一种抛丸机叶片表面喷丸强化装置，其特征在于：所述喷丸强化装置包括用于安装抛丸机叶片的喷丸工作台和喷嘴，所述工作台的上方设喷嘴固定杆，所述喷嘴固定杆与喷嘴之间设喷嘴调节机构。

本发明的技术特征还有：所述喷嘴调节机构包括夹具，所述夹具包括轴线不相平行的第一环体和第二环体，所述第一环体套装在喷嘴固定杆上，所述喷嘴安装在第二环体上。

本发明的技术特征还有：所述第一环体上开有第一螺栓连接孔，所述第一环体由第一螺栓固定在喷嘴固定杆上，所述第二环体上开有第二螺栓固定孔，所述喷嘴由第二螺栓固定在第二环体内。

本发明的技术特征还有：，其特征在于：所述喷嘴为三个。

本发明的技术方案还有：一种抛丸机叶片表面喷丸强化方法，其特征在于：所述喷丸强化方法包括以下步骤：

1）将抛丸机叶片安装在喷丸工作台上，调节第一喷嘴与抛丸机叶片受喷面的喷射角度直至第一喷嘴与喷丸机叶片受喷面垂直；

2）调节第一喷嘴前端与抛丸机叶片受喷面的距离至100mm-200mm之间；

3）按照步骤1）、步骤2）的方法调节喷嘴固定杆上的第二、第三喷嘴，使第一、第二和第三喷嘴与抛丸机叶片受喷面具有相同的喷射距离和喷射角度；

4）调节第一、第二和第三喷嘴之间的距离使得第一、第二喷嘴之间的距离与第二、第三喷嘴之间的距离相等；

5）开始对抛丸机叶片表面进行喷丸强化加工；

6）加工完成后，将抛丸机叶片从喷丸工作台上卸下，一次加工完成。

本发明的有益效果在于：本发明将喷丸喷射至抛丸机叶片表面上，以达到叶片表现强化处理目的，延长叶片的使用寿命；本发明通过喷嘴调节机构的设置，使得喷嘴喷射角度和喷射距离可根据叶片的不同需要进行调节，提升了叶片强化处理效果。

附图说明

附图1是本发明中强化装置的结构示意图，附图2是附图1中第一夹具、第二夹具和第三夹具的结构示意图，附图3是喷射最佳角度示意图，其中1第一螺钉，2第一夹具，3喷嘴固定杆，4第一喷嘴，5抛丸机叶片，6喷丸工作台，7第二螺钉，8第二喷嘴，9第三喷嘴，10第二夹具，11第三夹具，21第一圆环体，211第一内孔，212第一螺纹口，22第二圆环体，221第二内孔，222第二螺纹孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行说明。

如图1所示，抛丸机叶片表面喷丸强化装置，主要包括第一螺钉1、第一夹具2、喷嘴固定杆3、第一喷嘴4、喷丸工作台6、第二螺钉7、第二喷嘴8、第三喷嘴9、第二夹具10和第三夹具11，喷嘴固定杆水平放置，在喷嘴固定杆3上安装有并排设置的第一喷嘴4、第二喷嘴8和第三喷嘴9。

如图1所示，喷嘴固定杆3置于喷丸工作台6的上方，且喷嘴固定杆3固定在喷丸工作台上。第一喷嘴4通过第一夹具2和第一螺钉1安装在喷嘴固定杆3上，如图2所示，第一夹具2包括第一圆环体21和第二圆环体22，第一、第二圆环体的轴线垂直设置，第一圆环体与第二圆环体固定连接，可以焊接在一起。在第一圆环体21上设有第一内孔211和第一螺纹孔212，第一螺纹孔位于第一圆环体的侧壁上，在第二圆环体上设有第二内孔221与第二螺纹孔222，第二螺纹孔位于第二圆环体的侧壁上。安装时，将第一圆环体套置在喷嘴固定杆上，并通过第一螺纹孔中的第一螺钉1实现第一夹具与喷嘴固定杆的相对固定，此时喷嘴固定杆置于第一内孔中。喷嘴置于第二圆环体上的第二内孔中，并通过置于第二螺纹孔中的第二螺钉实现喷嘴与第二圆环体的固定。

同理，第二喷嘴8通过第二夹具10固定在喷嘴固定杆上，第三喷嘴9通过第三夹具11固定在喷嘴固定杆上。第一、第二和第三夹具的结构完全相同。

第一夹具上第一圆环体、第二圆环体轴线之间的夹角介于85度至95度之间。

当需要调节第一、第二和第三喷嘴之间的距离时，松开第一螺钉，移动第一、第二和第三夹具即可调节两两之间的距离，然后再次拧紧第一螺钉。当需要调节第一、第二和第三喷嘴的角度时，松开第一螺钉，转动第一圆环体即可。需要调节喷嘴与抛丸机叶片之间的距离时，松开第二螺钉，上下移动喷嘴即可。使用时将抛丸机叶片5放置在喷丸工作台上，喷嘴喷出的弹丸对抛丸机叶片进行抛丸作业。

当然喷嘴的数量不限于三个，但最少为三个，也可以为四个、五个。

抛丸机叶片表面喷丸强化方法，包括以下步骤：

1、将抛丸机叶片5置于喷丸工作台6上，通过扳手松开第一夹具上的第一螺钉1，绕喷嘴固定杆3轴线转动第一喷嘴4以调节第一喷嘴4与受喷表面的喷射角度直至第一喷嘴与喷丸机叶片受喷面垂直，然后拧紧该第一螺钉1；再通过扳手松开第一夹具上的第二螺钉7，移动第一喷嘴以调节第一喷嘴前端与抛丸机叶片5受喷面的距离至100mm-200mm之间，然后拧紧第二螺钉7；从而调节好第一喷嘴4与抛丸机叶片受喷面的距离与角度；

2、按照上述方法调节喷嘴固定杆3上的第二、第三喷嘴，使第一、第二和第三喷嘴与抛丸机叶片5受喷面具有相同的喷射距离和喷射角度；

3、松开第一、第二和第三夹具上的第一螺钉，使得第一、第二喷嘴之间的距离与第二、第三喷嘴之前的距离相等，然后锁紧第一螺钉，以保证抛丸机叶片受喷面在喷丸时的喷丸强度相等。

如图3所示，弹丸与叶片受喷面成90°角投射，弹丸与叶片受喷面碰撞以后反弹时会对叶片的非受喷面碰撞，对叶片的非受喷面碰撞同时起到了喷丸强化的效果。

技术特征：

技术总结
一种抛丸机叶片表面喷丸强化装置及强化方法，该装置包括用于安装抛丸机叶片的喷丸工作台和喷嘴，工作台的上方设喷嘴固定杆，喷嘴固定杆与喷嘴之间设喷嘴调节机构。本发明通过喷嘴调节机构的设置，使得喷嘴喷射角度和喷射距离可根据叶片的不同需要进行调节，提升了叶片强化处理效果。

技术研发人员：陈洪堂;郭培全;乔阳;王守仁;樊宁;王相宇
受保护的技术使用者：济南大学
技术研发日：2017.05.22
技术公布日：2017.09.12