專利名稱：薄壁管件形狀穩(wěn)定性加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對薄壁管件進行加工以確保其形狀穩(wěn)定的方法，屬于薄壁管件加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金屬薄壁管件通常壁厚與外徑之比小于6%，有的薄壁管件的壁厚只有幾十微米，這樣的金屬薄壁管件通常是拉伸成型，存在非常大的應(yīng)力，導(dǎo)致零件變形，達不到所要求的形狀，并且其內(nèi)部晶粒發(fā)生嚴重的變形，處于非穩(wěn)定狀態(tài)，使得薄壁管件的形狀也不穩(wěn)定。超聲波振動能夠消除應(yīng)力，一般都是在具有一定強度的鑄件或焊件上進行，但是在薄壁管件上的應(yīng)用未見諸報道，薄壁管件形狀的穩(wěn)定性是一項亟需解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有薄壁管件加工技術(shù)存在的不足，提供一種操作方便、能夠使管件形狀穩(wěn)定的薄壁管件形狀穩(wěn)定性加工方法。本發(fā)明的薄壁管件形狀穩(wěn)定性加工方法，是:
將薄壁管件套裝在芯軸上，使超聲波刀具與薄壁管件表面接觸并施加預(yù)加力，通過超聲波刀具對薄壁管件的表面進行高頻沖擊，這樣，超聲能通過超聲波刀具直接輸入到材料內(nèi)部，使薄壁管件的金屬殘余應(yīng)力場 被改變，非穩(wěn)定狀態(tài)的晶粒變成穩(wěn)定狀態(tài)，薄壁管件的形狀得到穩(wěn)定。薄壁管件的壁厚不大于2.5mm。預(yù)加力為5公斤-50公斤。本發(fā)明采用簡單的超聲波沖擊實現(xiàn)薄壁管件的形狀穩(wěn)定性，取得了意料不到的效果，實際是對工件進行超高頻的小振幅微鍛造，在微鍛造的過程中工件表層金屬晶粒產(chǎn)生塑性變形流動，工件表層材料的原子層及微觀組織在超聲波能量的作用下被激活，使材料的塑性大幅度提高，其內(nèi)部的晶粒變成穩(wěn)定狀態(tài)，確保了薄壁管件形狀的穩(wěn)定。


圖1是本發(fā)明薄壁零件精整方法的原理示意圖。圖2是超聲波對管壁作用機理示意圖。圖中:1、芯軸，2、薄壁管件，3、超聲波刀具，4、卡盤，5、頂尖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明對薄壁管件2的精整方法，是將薄壁管件2套裝在芯軸I上，兩者的配合為間隙配合，薄壁管件2應(yīng)緊密套裝在芯軸I上，配合間隙以0.0lmm-0.03mm為宜，或根據(jù)具體情況確定。然后將芯軸I裝夾在車床的卡盤4上，如果芯軸I較長的話，其尾端通過頂尖5頂住，采用一夾一頂裝夾方式，然后在車床的刀架上安裝超聲波刀具3，先使超聲波刀具3與薄壁管件2表面接觸并施加5公斤-50公斤的預(yù)加力，通過超聲波刀具3的工具頭對薄壁管件2的表面進行高頻(每秒2萬次以上)沖擊，超聲波沖擊時的沖擊振幅可定為5 μ m-25 μ m,芯軸I轉(zhuǎn)動的線速度為2米/分鐘-100米/分鐘，超聲波刀具的進給量為0.05mm/轉(zhuǎn)-0.9mm/轉(zhuǎn)。這樣，超聲能通過工具頭直接輸入到零件材料內(nèi)部，工件表層材料的原子及微觀組織在超聲波能量的作用下被激活，使材料的塑性大幅度提高，使金屬更容易發(fā)生塑性變形，但在超聲波去掉后材料又恢復(fù)原來的機械性能。同時，工具頭實際是對工件進行超高頻的小振幅微鍛造，在微鍛造的過程中工件表層金屬產(chǎn)生塑性變形流動，使薄壁管件2的金屬殘余應(yīng)力場被改變，非穩(wěn)定狀態(tài)的晶粒變成穩(wěn)定狀態(tài)。超聲刀具對芯軸上的薄壁零件按加工工藝進行加工時，使零件的形狀更符合芯軸的形狀，如能夠達到設(shè)計要求的圓度和直線度等形狀公差。超聲波刀具3可采用現(xiàn)有文獻中提到的結(jié)構(gòu)，如CN1690231公開的《超聲波金屬表面加工裝置》。如果，所加工的工件不是圓形管件，而是其它形狀(如多邊形)，則應(yīng)該使用相應(yīng)形狀的芯軸，超聲波刀具3的工具頭按照工件的形狀進行超聲波沖擊。工具頭以一定的軌跡運動是使金屬內(nèi)部晶粒的流動均勻一致，對工件表層進行金屬削峰填谷。圖2給出了超聲波振動對薄壁管件2的作用機理，中部曲線是超聲波能量隨作用深度的衰減程度，根據(jù)實驗，超聲波振動對金屬工件沖擊作用層的厚度最大為6mm，而能產(chǎn)生塑性變形層的的厚度最大為2.5mm,因此本發(fā)明將薄壁管件2的壁厚確定為不大于2.5mmο·
權(quán)利要求
1.一種薄壁管件形狀穩(wěn)定性加工方法，其特征是 將薄壁管件套裝在芯軸上，使超聲波刀具與薄壁管件表面接觸并施加預(yù)加力，通過超聲波刀具對薄壁管件的表面進行高頻沖擊，這樣，超聲能通過超聲波刀具直接輸入到材料內(nèi)部，使薄壁管件的金屬殘余應(yīng)力場被改變，非穩(wěn)定狀態(tài)的晶粒變成穩(wěn)定狀態(tài)，薄壁管件的形狀得到穩(wěn)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄壁管件形狀穩(wěn)定性加工方法，其特征是所述薄壁管件的壁厚不大于2. 5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄壁管件形狀穩(wěn)定性加工方法，其特征是所述預(yù)加力為5公斤-50公斤。
全文摘要
一種薄壁管件形狀穩(wěn)定性加工方法，是將薄壁管件套裝在芯軸上，使超聲波刀具與薄壁管件表面接觸并施加預(yù)加力，通過超聲波刀具對薄壁管件的表面進行高頻沖擊，這樣，超聲能通過超聲波刀具直接輸入到材料內(nèi)部，對工件進行超高頻的小振幅微鍛造，在微鍛造的過程中工件表層金屬產(chǎn)生塑性變形流動，工件表層材料的原子及微觀組織在超聲波能量的作用下被激活，使薄壁管件的金屬殘余應(yīng)力場被改變，非穩(wěn)定狀態(tài)的晶粒變成穩(wěn)定狀態(tài)，使材料的塑性大幅度提高，使金屬更容易發(fā)生塑性變形，薄壁管件的形狀得到穩(wěn)定。
文檔編號C21D10/00GK103255281SQ201310215799
公開日2013年8月21日 申請日期2013年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年6月3日
發(fā)明者趙顯華 申請人:趙顯華