CN114559375A - 一种微粒流冲击金属表面强化的喷丸装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种微粒流冲击金属表面强化的喷丸装置，该装置的高压气源装置位于底部，其出口处并联连接工作管线和回收管线；回收供料器位于回收管线上，且回收供料器上部连接回收漏斗的底部；回收管线的另一端与喷丸储罐连通；工作管线的另一端与工作供料器的一端连通，工作供料器与喷丸储罐的下部连通，工作供料器的另一端与喷枪连通；喷丸储罐中的喷丸在重力及压差的作用下进入工作供料器，并进入喷枪中；喷过的喷丸在重力及压差作用下进入回收供料器，并经回收管线回收如入喷丸储罐中实现重复利用。本发明的装置增加了能够直接将使用过的喷丸直接送回储罐的喷丸回收***，实现了喷丸的回收再利用。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面强化技术领域，具体涉及一种微粒流冲击金属表面强化的喷丸装置。
背景技术
金属材料大多会发生失效，并且一般发生在其表面，如航天发动机、离心泵、燃气轮机的叶片在工况条件下时常会发生损坏，从而造成大的事故，因此在材料表面进行强化是极其重要的。喷丸强化是一种应用较为广泛的表面强化技术，已经发展的较为成熟。该技术可以有效的提高材料表面完整性，并且工艺简单，成本低廉，在工业领域得到了广泛的应用。然而，传统喷丸的弹丸直径较大，在强化材料表面的同时将会增大材料的表面粗糙度。微粒子喷丸是一种新型的表面强化技术，该技术用微粒子代替传统喷丸，不仅更显著地提高了工件性能，还弥补了传统喷丸技术的缺点，可以有效的提高材料的表面强度，并且降低其粗糙度。
近年来，随着微粒子喷丸发展较为迅速，许多新的设备以及装置也随之兴起，如超声速微粒轰击金属材料表面纳米化方法(熊天英,李铁藩,吴杰,等.超声速微粒轰击金属材料表面纳米化方法,发明专利，2004.)。该技术主要是以超音速气流为载体，携带硬质固体微粒以极高的动能轰击金属表面，从而达到强化的目的。
现在有的喷丸装置，加工后喷丸的大多使用收集箱收集，需要定期将收集箱中的喷丸处理并回收再利用，降低了加工效率。且喷丸速度通常单纯的通过调节入口阀改变气体入口压力进行调节，这种方法在提高速度时会增加压缩气体消耗量，增大能耗或加快气瓶更换速度，增加加工成本。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种微粒流冲击金属表面强化的喷丸装置，该装置能够根据金属材料的表面性质，使用温度、压力双参数调节微粒的喷出速度，节省气源。同时该装置中设计有直接将使用后的喷丸送回喷丸储罐重新利用的回收***。
本发明的目的通过如下的技术方案来实现：
一种微粒流冲击金属表面强化的喷丸装置，该装置包括回收供料器、工作管线、回收管线、喷枪、输送管道、网格板、回收漏斗、回收调节阀、工作调节阀、高压气源装置、电机、工作供料器、叶轮、工作漏斗、喷丸储罐、转盘；
所述高压气源装置位于底部，其出口处并联连接所述工作管线和回收管线的一端；所述回收供料器位于所述回收管线上，且所述回收供料器上部与所述回收漏斗的底部连通；所述网格板位于所述回收漏斗中，所述转盘安装在所述网格板上，用于放置待加工的零件；所述电机驱动所述转盘转动，调整零件加工面；
所述回收管线的另一端与所述喷丸储罐连通；所述工作管线的另一端与所述工作供料器的一端连通，所述工作供料器的另一端通过所述输送管道与喷枪连通；
所述喷丸储罐位于整个装置的上部，所述喷丸储罐的下部出口与所述工作漏斗连通，所述叶轮安装在所述工作漏斗的底部，且所述工作供料器所述叶轮的下方；所述喷丸储罐中的喷丸在重力及压差的作用下依次经过所述工作漏斗、叶轮进入所述工作供料器，并通过所述输送管道进入所述喷枪中；
所述喷枪将喷丸加压后喷射在待加工的零件上，喷丸在重力及压差作用下通过网格板、回收漏斗进入所述回收供料器，并经回收管线回收如入所述喷丸储罐中实现重复利用。
进一步地，所述喷丸储罐的顶部按照有过滤器，用于保持罐内常压，并防止喷丸向外飞溅。
进一步地，所述回收漏斗的底部按照回收滤网，用于过滤加工过程中产生的材料碎屑。
进一步地，所述高压气源装置出口处的工作管线上设置工作调节阀，所述高压气源装置出口处的回收管线上设置回收调节阀，分别用于调节两管路上的气体压力。
进一步地，所述喷枪为带加热器的喷枪。
进一步地，所述喷枪的出口设置流速传感器，用于监测喷枪出口处的流速。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明的装置能够根据金属材料的表面性质，使用温度、压力双参数调节微粒的喷出速度，控制能力强，且节省气源；
(2)本发明的装置增加了能够直接将使用过的喷丸直接送回储罐的喷丸回收***，实现了喷丸的回收再利用。
附图说明
图1为本发明的喷丸装置的主视图；
图2为本发明的喷丸装置的左视图；
图3为本发明的装置的后视图；
图4为叶轮14与工作供料器13结合输送喷丸的示意图；
图5为带加热器的喷枪的喷枪4和喷***架5的结构示意图；
图6为喷枪出口流速调节的示意图；
图中，1为回收供料器，2为工作管线，3为回收管线，4为带加热器的喷枪，5为喷***架，6为输送管道，7为网格板，8为回收漏斗，9为回收调节阀，10为工作调节阀，11为高压气源装置，12为电机，13为工作供料器，14为叶轮，15为工作漏斗，16为喷丸储罐，17为开孔与过滤器，18为转盘，19为回收滤网。
具体实施方式
下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1～5所示，本发明的微粒流冲击金属表面强化的喷丸装置，包括回收供料器1、工作管线2、回收管线3、带加热器的喷枪4、喷***架5、输送管道6、网格板7、回收漏斗8、回收调节阀9、工作调节阀10、高压气源装置11、电机12、工作供料器13、叶轮14、工作漏斗15、喷丸储罐16、过滤器17、转盘18、回收滤网19。
其中，高压气源装置11位于底部，可以为压缩机或者气瓶，其产生的压缩气体分成两路，即并联连接的工作管线2和回收管线3。一路沿工作管线2进入工作供料器13产生低压。回收供料器1位于回收管线3上，且其上部与回收漏斗8的底部连接，网格板7位于回收漏斗8内，转盘18安装在网格板7上，待喷涂的工件位于转盘18上，由位于回收漏斗8一侧的电机12带动转盘18旋转，进而带动待喷涂的工件调整零件加工面。
工作管线2的另一端与工作供料器13连通。回收管线3的另一端与喷丸储罐16连通。喷丸储罐16位于顶部，其下部出口连通工作漏斗15，工作漏斗15的底部安装叶轮14，且叶轮14位于工作供料器13的上部。喷丸储存于喷丸储罐16中，在重力及压差作用下通过叶轮14旋转进入工作供料器13，与压缩气体混合，喷丸使用量通过叶轮14旋转来控制。喷丸与压缩气体沿输送管路6进入装置前方的带加热器的喷枪4中，在喷枪4中降压增速，并加热后，冲击待喷涂的工件表面，完成表面处理。喷枪4及连接的软管固定在喷***架5上，使用电机12通过曲柄摇杆机构带动其摆动以调整喷枪角度。喷丸随后通过网格板7进入下方的回收漏斗8中。压缩气体在回收漏斗8下方的回收供料器1中产生低压吸入待回收的喷丸，并沿回收管线3将喷丸输送回喷丸储罐16等待重新利用。
回收滤网19安装于回收漏斗8的底部，用于过滤加工过程中产生的材料碎屑。
喷丸储罐16顶部开口并安装过滤器17，以保持罐内常压，并防止喷丸向外飞溅等。
高压气源装置11的出口的回收管线3上设置回收调节阀9，工作管线2上设置有一个工作调节阀10，用于调节回收、工作两管路的气体压力，以适应不同材质工件对喷丸速度及用量的需求，进而调节回收管路的运输能力。
不同材质及用途的零件处理时所需的喷丸用量及速度不同。喷丸用量可通过改变叶轮14旋转速度进行调节，喷丸速度则与喷枪出口速度相关。喷枪出口速度受到入口速度、出、入口压力与出、入口温度的影响。本发明的装置通过改变喷枪入口压力与温度对出口速度进行调节。
由等熵流动方程式
可知，当出口压力不变时，入口压力、温度增加可使出口速度增加。通过装于喷枪4内的加热器控制温度，进而控制出口速度。喷枪4出口处装有流速传感器，用于监测喷枪出口处的流速。装置工作前应设定喷枪工作速度与最高工作温度，通过流速传感器监测出口流速以调节加热器功率，进而控制出口气速，加热器功率受低选器控制不超过设定上限。工作调节阀10起辅助调节作用，当温度控制无法满足要求时，调节工作调节阀10的开度，改变入口压力，进而调节喷枪出口流速。具体的调控如图6所示。
本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种微粒流冲击金属表面强化的喷丸装置，其特征在于，该装置包括回收供料器(1)、工作管线(2)、回收管线(3)、喷枪(4)、输送管道(6)、网格板(7)、回收漏斗(8)、回收调节阀(9)、工作调节阀(10)、高压气源装置(11)、电机(12)、工作供料器(13)、叶轮(14)、工作漏斗(15)、喷丸储罐(16)、转盘(18)；
所述高压气源装置(11)位于底部，其出口处并联连接所述工作管线(2)和回收管线(3)的一端；所述回收供料器(1)位于所述回收管线(3)上，且所述回收供料器(1)上部与所述回收漏斗(8)的底部连通；所述网格板(7)位于所述回收漏斗(8)中，所述转盘(18)安装在所述网格板(7)上，用于放置待加工的零件；所述电机(12)驱动所述转盘(18)转动，调整零件加工面；
所述回收管线(3)的另一端与所述喷丸储罐(16)连通；所述工作管线(2)的另一端与所述工作供料器(13)的一端连通，所述工作供料器(13)的另一端通过所述输送管道(6)与喷枪(4)连通；
所述喷丸储罐(16)位于整个装置的上部，所述喷丸储罐(16)的下部出口与所述工作漏斗(15)连通，所述叶轮(14)安装在所述工作漏斗(15)的底部，且所述工作供料器(13)所述叶轮(14)的下方；所述喷丸储罐(16)中的喷丸在重力及压差的作用下依次经过所述工作漏斗(15)、叶轮(14)进入所述工作供料器(13)，并通过所述输送管道(6)进入所述喷枪(4)中；
所述喷枪(4)将喷丸加压后喷射在待加工的零件上，喷丸在重力及压差作用下通过网格板(7)、回收漏斗(8)进入所述回收供料器(1)，并经回收管线(3)回收如入所述喷丸储罐(16)中实现重复利用。
2.根据权利要求1所述的微粒流冲击金属表面强化的喷丸装置，其特征在于，所述喷丸储罐(16)的顶部按照有过滤器(17)，用于保持罐内常压，并防止喷丸向外飞溅。
3.根据权利要求1所述的微粒流冲击金属表面强化的喷丸装置，其特征在于，所述回收漏斗(8)的底部按照回收滤网(19)，用于过滤加工过程中产生的材料碎屑。
4.根据权利要求1所述的微粒流冲击金属表面强化的喷丸装置，其特征在于，所述高压气源装置(11)出口处的工作管线(2)上设置工作调节阀(10)，所述高压气源装置(11)出口处的回收管线(3)上设置回收调节阀(9)，分别用于调节两管路上的气体压力。
5.根据权利要求1所述的微粒流冲击金属表面强化的喷丸装置，其特征在于，所述喷枪(4)为带加热器的喷枪。
6.根据权利要求5所述的微粒流冲击金属表面强化的喷丸装置，其特征在于，所述喷枪(4)的出口设置流速传感器，用于监测喷枪出口处的流速。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20220531 |