一种感应加热辅助超声滚压表面层强化装置

1.本实用新型属于金属表面加工技术领域，具体地说涉及一种感应加热辅助超声滚压表面层强化装置。


背景技术：

2.超声表面滚压是一种新型表面改性加工技术，它将超声振动与传统的表面深滚压技术相结合，其原理为：在外力作用下使材料表面发生剧烈塑性变形，使材料表面发生纳米化，在提高硬度的同时还在零件表层引入较高的残余压应力，还能够大大降低表面粗糙度，从而提高材料的力学性能，改善零件的腐蚀性能，摩擦磨损性能和疲劳性能。
3.然而，随着科学技术的发展，在某些特殊的工况下(高温环境、腐蚀介质和高应力等)，常规的超声表面滚压加工强化技术已经不能完全满足零件服役所需性能的要求。同时，仅采用超声表面滚压处理对材料表层性能的提高还是比较有限的。目前，国内外都比较关注如何将表面强化处理技术和其他一些表面改性技术结合起来，例如超声冲击+电火花、表面涂层+滚压处理、表面渗氮+滚压处理等，使材料表面性能获得较大幅度的提高，从而有效的改善材料的耐磨性和抗疲劳性能。


技术实现要素：

4.针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种感应加热辅助超声滚压表面层强化装置。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种感应加热辅助超声滚压表面层强化装置，包括测力组件、滚压组件和加热组件，所述测力组件位于滚压组件的上方，且测力组件、滚压组件设于保护壳内，所述保护壳的外侧通过夹具与机床连接，所述滚压组件包括多个滚压头，且多个滚压头围绕保护壳的轴线均布；
7.所述加热组件包括加热平台、第一感应加热丝和第二感应加热丝，所述第一感应加热丝和第二感应加热丝均设为弧形，且第一感应加热丝和第二感应加热丝相对设置，以形成用于放置待加工工件的容纳空间，所述第一感应加热丝和第二感应加热丝的间距可调。
8.进一步，所述保护壳的外围套设有固定套，所述夹具通过夹爪与固定套连接。
9.优选的，所述固定套设有2个，且2个固定套间隔设置，以提高保护壳与夹具的连接稳定性。
10.优选的，所述夹爪与固定套通过螺栓连接。
11.进一步，所述第一感应加热丝和第二感应加热丝的外侧包覆有保温层。
12.优选的，所述保温层采用硅酸铝纤维材料制成。
13.进一步，所述第一感应加热丝和第二感应加热丝均与温控器连接控制。
14.进一步，所述第一感应加热丝通过第一固定座与加热平台固连，所述第二感应加
热丝通过第二固定座与加热平台可滑动连接。
15.进一步，所述加热平台上设有导向轨，所述第二固定座上设有可沿着导向轨滑动的滑块。
16.优选的，所述导向轨的延伸方向与待加工工件的轴线垂直。
17.进一步，所述加热平台上设有驱动电机和丝杠，所述丝杠的螺杆与驱动电机的输出端连接，且丝杠的螺母位于第二固定座上。
18.进一步，所述滚压组件还包括超声波发生器、换能器和变幅杆，所述超声波发生器位于保护壳的外侧，每个滚压头均连接有所述变幅杆，所述变幅杆的顶端连接有所述换能器。
19.进一步，所述滚压头设有2-4个。
20.进一步，所述换能器通过法兰固设于保护壳内部。
21.进一步，所述滚压头的末端设有与其相对转动的弹子。
22.进一步，所述保护壳上开设散热口，便于换能器散热。
23.进一步，所述测力组件包括加载器、弹簧组和压力传感器，所述弹簧组由多个弹簧组成，且弹簧的两端分别与加载器、压力传感器连接。
24.进一步，所述压力传感器与换能器之间设有挡板，且挡板的中心位置安装集流环，所述超声波发生器输出的超声波信号通过导线传递至集流环，通过集流环再传递至换能器。
25.本实用新型的有益效果是：
26.1、通过测力组件、滚压组件和加热组件配合，可在特定温度下进行表面超声滚压加工，使待加工工件表面性能获得较大幅度的提高，从而有效的改善材料的耐磨性和抗疲劳性能。
27.2、通过温控器设定待加工工件的加热温度，适用于加热各种类型的待加工工件，同时，第一感应加热丝和第二感应加热丝的间距可调，以适应不同规格的待加工工件，通用性强。
28.3、通过设置多个滚压头，极大地提高了滚压加工的效率，同时，多个换能器输入同一超声波信号，确保变幅杆的振动频率及振幅相同，提高表面改性效果。
附图说明
29.图1是本实用新型的整体结构示意图；
30.图2是保护壳的内部结构示意图；
31.图3是加热组件的结构示意图。
32.附图中：1-保护壳、2-固定套、3-夹具、4-散热口、5-待加工工件、6-加载器、7-弹簧组、8-压力传感器、9-挡板、10-换能器、11-变幅杆、12-滚压头、13-弹子、14-超声波发生器、15-加热平台、16-第一感应加热丝、17-第二感应加热丝、18-驱动电机、19-保温层、20-第一固定座、21-第二固定座、22-导向轨、23-滑块、24-丝杠。
具体实施方式
33.为了使本领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合本实用新型的
附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本技术保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。
34.下面结合附图和较佳的实施例对本实用新型作进一步说明。
35.实施例一：
36.如图1-图3所示，一种感应加热辅助超声滚压表面层强化装置，包括测力组件、滚压组件和加热组件，所述测力组件位于滚压组件的上方，且测力组件、滚压组件设于保护壳1内，所述保护壳1的外侧通过夹具3与机床连接。具体的，所述保护壳1的外围套设有固定套2，所述夹具3通过夹爪与固定套2连接。优选的，所述固定套设有2个，且2个固定套沿着保护壳1的高度方向间隔设置，以提高保护壳1与夹具3的连接稳定性。优选的，所述夹爪与固定套2通过螺栓连接。
37.所述加热组件包括加热平台15、第一感应加热丝16和第二感应加热丝17，所述第一感应加热丝16和第二感应加热丝17均设为弧形，且第一感应加热丝16和第二感应加热丝17相对设置，以形成用于放置待加工工件5的容纳空间。所述第一感应加热丝16和第二感应加热丝17的外侧包覆有保温层19。优选的，所述保温层19采用硅酸铝纤维材料制成。所述第一感应加热丝16和第二感应加热丝17均与温控器连接控制，通过温控器设定待加工工件5的加热温度，适用于加热各种类型的待加工工件5。同时，所述第一感应加热丝16和第二感应加热丝17的间距可调。具体的，所述第一感应加热丝16通过第一固定座20与加热平台15固连，所述第二感应加热丝17通过第二固定座21与加热平台15可滑动连接，所述加热平台15上设有导向轨22，所述第二固定座21上设有可沿着导向轨22滑动的滑块23。优选的，所述导向轨22的延伸方向与待加工工件5的轴线垂直。所述加热平台15上设有驱动电机18和丝杠24，所述丝杠24的螺杆与驱动电机18的输出端连接，且丝杠24的螺母位于第二固定座21上。通过驱动电机18带动丝杠24转动，进而推动第二固定座21沿着导向轨22滑动，以改变第一感应加热丝16和第二感应加热丝17的间距，适应不同规格的待加工工件5，通用性强。
38.所述滚压组件包括超声波发生器14、换能器10、变幅杆11和多个滚压头12，所述超声波发生器14位于保护壳1的外侧，每个滚压头12均连接有所述变幅杆11，所述变幅杆11的顶端连接有所述换能器10。换能器10用于将超声波发生器14输出的超声波电信号转换为超声波机械振动，变幅杆11与滚压头12相连，超声波机械振动经变幅杆11放大后传递至滚压头12。多个滚压头12围绕保护壳1的轴线均布，极大地提高了滚压加工的效率，优选的，所述滚压头12设有2-4个。所述滚压头12的末端设有与其相对转动的弹子13，弹子13与待加工工件5滚动摩擦。所述换能器10通过法兰固设于保护壳1内部，所述换能器10采用压电陶瓷片制成，由于压电陶瓷片在工作过程中不仅会产生轴向的伸缩，还会像电阻一样将一部分电能转化为热能，长时间的工作会导致压电陶瓷片温度升高，因此，保护壳1上开设散热口4，便于换能器10散热。
39.所述测力组件包括加载器6、弹簧组7和压力传感器8，所述弹簧组7由多个弹簧组成，且弹簧的两端分别与加载器6、压力传感器8连接。加载器6为超声振动提供载荷，压力传感器8用于测量所加载荷的大小，同时，压力传感器8与弹簧组7相连，用于传递载荷和缓冲振动。所述压力传感器8与换能器10之间设有挡板9，且挡板9的中心位置安装集流环，所述
超声波发生器14输出的超声波信号通过导线传递至集流环，通过集流环再传递至换能器10，多个换能器10输入同一超声波信号，确保变幅杆11的振动频率及振幅相同，提高表面改性效果。
40.工作时，先将夹具3固定于机床上，然后将待加工工件5装夹在机床上夹紧固定，通过温控器设定温度，当达到设定温度后，保温一段时间，通过加载器6施加滚压载荷，启动超声波发生器14，即可进行超声滚压处理。通过测力组件、滚压组件和加热组件配合，可在特定温度下进行表面超声滚压加工，使待加工工件5表面性能获得较大幅度的提高，从而有效的改善材料的耐磨性和抗疲劳性能，同时，超声振动和冷深滚压力可以同时并且互相独立地施加在弹子13上进行表面强化处理，超声振动和冷深滚力可以互相独立调整以实现不同的表面处理效果。
41.以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本技术范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。