内置气路的超声冲击枪外壳组件及利用这一组件的超声冲击枪的制作方法

本发明涉及金属材料处理领域，更加具体地说，涉及一种内置气路的超声冲击枪外壳组件及利用这一组件的超声冲击枪，利用压缩气体来辅助加强超声冲击过程中超声冲击针的振动，可广泛应用于各种金属材料的超声冲击处理。

背景技术：

1、超声冲击处理作为一种新型的焊缝延寿技术，近些年在国内各个工业领域得到了越来越广泛的应用。超声冲击枪是直接实施超声冲击处理的装置，其作用是将超声频电源转换成超声频的机械振动并通过冲击针传递到金属工件表面，从而实现超声冲击处理。

2、冲击针最常用的数量是1～4根。理论上，使用n根冲击针处理速度应该是单根冲击针的n倍或接近n倍。但是实际上，现有市面上的超声冲击枪在处理焊趾时，使用单根冲击针的处理速度并不比使用多根冲击针慢多少。这是因为，要达到理想的延寿效果，焊趾的超声冲击处理效果是有要求的。国内外的相关超声冲击标准规范(如gb/t33163-2016《金属材料残余应力超声冲击处理法》、aashto lrfd bridge construction specifications 3rdediton 2010、iiw recommendations for the hfmi treatment)都要求在焊趾上处理出一条光滑连续的凹槽，凹槽的深度介于0.3-0.5mm。要达到这样的工艺效果，既要保证冲击针冲击工件的冲击力足够，也要保证单位时间内冲击针撞击工件的次数足够，使用单根冲击针时，这一点是容易达到的。然而，使用超过2根以上的冲击针冲击焊趾、焊道或其它曲面时，大部分情况下只有周围的一根冲击针能和工件接触，其它冲击针不容易接触到工件表面。根据国标gb/t 33163-2016《金属材料残余应力超声冲击处理法》的要求，冲击时冲击枪要基本垂直于被处理表面。然而焊趾或者曲面表面不平导致冲击枪不容易做到基本垂直于处理表面，这会造成冲击力的大幅削弱。使用多针时冲击针的磨损程度肯定是不一致的，磨损更严重的冲击针也容易处于不良冲击状态。另外在冲击枪冲下方向处理时，部分冲击针由于自身重力和针套孔壁摩擦力原因，难以弹回，这也造成大部分时间处于不良冲击状态，还会干涉工件，阻碍冲击枪的横向移动，造成冲击过程断续。

3、中国发明专利“一种用于机器人的超声冲击头”(申请号为201820695195x，申请日为2018年5月10日，授权公告日为2018年12月11日)采用弹性元件使冲击针底部始终保持与变幅杆端面接触，解决了使用单根冲击针向下处理横向移动时与工件的干涉问题。该专利只适合单根冲击针情况，因为弹性元件会占用一定体积，如果多针时也采用弹性元件比如弹簧，那么弹性元件必须体积要小，这会弹力会不足，不利于变幅杆端面和冲击针之间的振动传递；如果弹性元件体积大，则冲击针分布密度必然减小，处理效率会降低。另外弹性元件在冲击针的高速旋转摩擦作用下下会很快失效，例如使用弹簧一般不到1小时弹性就会失效。

4、中国发明专利“一种适用于机械化操作的内藏针式超声表面强化冲击头”(申请号为2012102074104，申请日为2012年6月21日，公开日为2012年10月10日)在多冲击针情况下使用回复弹簧来使冲击针底部和变幅杆端面接触的，并且冲击针低于导向孔套0-5μm。从换能器的装配精度来说，做到冲击针低于导向孔套0-5μm是不现实的，实际意义也不大。另外这种冲击头只适合平面、恒曲率曲面和连续曲率曲面，不能处理焊缝和焊趾，实际工程中超声冲击基本只用于处理焊趾和焊道。

5、中国发明专利“全角度柔性针式超声喷丸装置”(申请号为2017107911555，申请日为2017年9月5日，公开日为2019年3月5日)利用负压将撞针吸回变幅杆端面，使用一个微型真空泵即可实现，无需外接气源，然而这种方式缺点也多，首先对气路的气密性要求很高，撞针和孔壁之间的间隙稍微变大就会导致负压不足，无法吸回撞针；其次金属碎屑、灰尘等微小颗粒会被吸入气路引起堵塞；最后变幅杆处于负压空间内散热不好，长时间工作时发热严重，会导致换能器谐振频率严重漂移，系统容易失谐。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种内置气路的超声冲击枪外壳组件及利用这一组件的超声冲击枪，通过在冲击枪外壳组件内设置气路，利用压缩气体将冲击针吹向变幅杆端面，冲击针在每一次冲击工件后都能自动顺利地回弹并与变幅杆端面良好接触，这样就确保了所有的冲击针都能处于良好的冲击状态，消除了冲击枪横向移动时与工件的干涉，增加了冲击针对工件的冲击力，提高了超声冲击效率，解决了现有超声冲击枪的不足。

2、本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现。

3、内置气路的超声冲击枪外壳组件，包括冲击针套、前盖和外壳，其中：在外壳上设置第一气路，在前盖上设置第二气路，在冲击针套上设置第三气路和第四气路，第一气路、第二气路、第三气路和第四气路连通；

4、前盖的前端面和冲击针套相连，第二气路的入口设置在前盖的后端面上，第二气路的出口设置在前盖的内壁上，在临近出口下方的前盖内壁上设置第二凸台，在第二凸台上设置第二密封圈；

5、在冲击针套外壁上，且和第三气路的入口位于同一高度处，沿冲击针套圆周表面设置一圈环形槽，冲击针套的后端面压在第二密封圈上；第二凸台、第二密封圈、前盖内壁和冲击针套的环形槽形成密闭空间；在冲击针套的前端面上设置竖直方向的针孔，针孔由上方的细孔和与之对应的下方的粗孔组成，水平设置的第四气路与细孔、粗孔交汇，以使气体作用于阶梯型冲击针的细端上。

6、在本发明的技术方案中，在第一气路和第二气路的连通处设置第一密封圈，在第一气路的出口设置在外壳的前端面，在出口处设置沉孔，在沉孔中设置第一密封圈。

7、在本发明的技术方案中，第一气路的入口设置在外壳的后端面上，用于与提供气体的装置相连，选择气动接头通过螺纹方式设置在位于外壳后端面上的第一气路的入口处；提供气体的装置选择空压机、压缩气瓶或者压缩气泵。

8、在本发明的技术方案中，在冲击针套上设置第一凸台，与前盖相配合，使用锁紧螺母通过第一凸台将前盖和冲击针套进行固定连接，将冲击针套压在前盖的前端面上。

9、在本发明的技术方案中，在锁紧螺母和冲击针套的凸台之间设置第三密封圈。

10、在本发明的技术方案中，水平设置的第四气路与细孔、粗孔交汇，以使气体作用于阶梯型冲击针的细端上，且靠近粗端的位置或者作用在粗端和细端的结合处。

11、利用内置气路的超声冲击枪外壳组件的超声冲击枪，选择阶梯型冲击针，设置在冲击针套前端面的针孔中，阶梯型冲击针的粗端设置在粗孔中，阶梯型冲击针的细端设置在细孔中，在由冲击针套、前盖和外壳组成的组件的内部空间设置驱动阶梯型冲击针的超声装置，如换能器、变幅杆，阶梯型冲击针的粗端与变幅杆接触，或者在变幅杆上设置冲击头，阶梯型冲击针的粗端与冲击头接触。

12、采用本发明的技术方案，通过在冲击枪外壳组件内设置气路，利用压缩气体将冲击针吹向变幅杆端面，冲击针在每一次冲击工件后都能自动顺利地回弹并与变幅杆端面良好接触，这样就确保了所有的冲击针都能处于良好的冲击状态，消除了冲击枪横向移动时与工件的干涉，增加了冲击针对工件的冲击力，提高了超声冲击效率，解决了现有超声冲击枪的不足。