Ультразвуковой технологический комплект для релаксационной обработки и деформационного упрочнения

Полезная модель относится к ультразвуковой технике и может быть использована в различных отраслях машиностроения, например строительстве мостов, судостроении, нефтяной и газовой промышленности для виброударной обработки поверхностей, сопровождающейся пластическим деформированием и озвучиванием обрабатываемой поверхности металлоконструкций ультразвуком. Сущность полезной модели заключается в том, что в ультразвуковой технологический комплект для релаксационной обработки и деформационного упрочнения, содержащий ультразвуковой генератор, ультразвуковой инструмент с волноводом и системой дистанционного пуска-останова, и соединительный кабель, при этом система дистанционного пуска-останова, обеспечивает обратную связь ультразвукового инструмента с ультразвуковым генератором по усилию прижима ультразвукового инструмента к обрабатываемой поверхности. В результате повышается эффективность виброударной обработки за счет обеспечения заданного постоянного равномерного усилия прижима ультразвукового инструмента к обрабатываемой поверхности при работе оператором.

Полезная модель относится к ультразвуковой технике и может быть использована в различных отраслях машиностроения, например строительстве мостов, судостроении, нефтяной и газовой промышленности для виброударной обработки поверхностей, сопровождающейся пластическим деформированием и озвучиванием обрабатываемой поверхности металлоконструкций ультразвуком.

Известен ультразвуковой технологический комплект для деформационного упрочнения и релаксационной обработки (см. патент РФ на полезную модель 43491, МПК⁶ В24В 39/00, опубл. 27.01.2005, БИ 3), содержащий ультразвуковой инструмент, ультразвуковой генератор включающий блок автоматики с электронной защитой ультразвукового генератора по электрическим и температурным параметрам и обратной связью по максимальному току преобразователя, система охлаждения выполнена в виде замкнутого контура с насосом и радиатором, при этом насос и радиатор размещены в одном корпусе с ультразвуковым генератором и блоком автоматики, соединительный кабель и гибкие шланги для присоединения ультразвукового инструмента к ультразвуковому генератору.

Особенностью колебательной системы аналога является то, что собственная частота периодического движения подвижного инструмента, определяется его массой и возвращающей силой, намного меньше частоты ультразвуковых колебаний торца трансформатора колебательной скорости (волновода). Взаимодействие подвижного элемента многобойкового инструмента, представляющего собой сменную обойму в виде П-образного стакана, как с обрабатываемым изделием, так и с волноводом, носит ударный, т.е. нелинейный характер, причем время между соударениями значительно превышает период воздействия ультразвука. Применение многобойкового инструмента, позволило значительно повысить производительность процесса только за счет увеличения площади контакта обрабатываемой поверхности с деформирующими элементами.

К недостатку известного устройства можно отнести то, что оно обеспечивает недостаточную релаксационную обработку поверхностей с помощью ультразвука, а перераспределение опасных остаточных напряжений в основном обеспечивается направленным изменением поверхностного слоя, в результате чего в приповерхностном слое происходит измельчение зерна и перераспределение опасных остаточных напряжений с растягивающих на сжимающие. Наличие сменных обойм с деформирующими элементами повлекло за собой потери ультразвуковой энергии при переходе из одного материала в другой, из-за наличия воздушных прослоек между волноводом, деформирующими элементами и обрабатываемым изделием.

Известен ультразвуковой технологический комплект для деформационного упрочнения и релаксационной обработки (см. патент РФ на полезную модель 60424, МПК⁷ В24В 39/00, опубл. 27.01.2007, БИ 3), содержащий ультразвуковой инструмент, ультразвуковой генератор включающий блок автоматики с электронной защитой ультразвукового генератора по электрическим и температурным параметрам и обратной связью по максимальному току преобразователя, соединительный кабель для присоединения ультразвукового инструмента к ультразвуковому генератору, система охлаждения размещена в корпусе ультразвукового инструмента, принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относятся те же недостатки что и у аналога.

Задачей полезной модели является создание ультразвукового технологического комплекта для релаксационной обработки и деформационного упрочнения, обеспечивающего технический результат, заключающийся в расширение технологических возможностей ультразвукового технологического комплекта путем обеспечения постоянного равномерного усилия прижима ультразвукового инструмента к обрабатываемой поверхности.

Технический результат достигается тем, что в ультразвуковой технологический комплект для релаксационной обработки и деформационного упрочнения, содержащий ультразвуковой генератор с блоком автоматики с электронной защитой, ультразвуковой инструмент с волноводом и соединительный кабель, блок автоматики с электронной защитой ультразвукового генератора, имеет концевой включатель, приводимый в действие при помощи подпружиненного толкателя, которые размещены в корпусе ультразвукового инструмента.

Размещение концевого включателя и подпружиненного штока в корпусе ультразвукового инструмента позволяет производить обработку с постоянным, предварительно настроенным, равномерным усилием прижима инструмента к обрабатываемой поверхности.

На чертеже представлен ультразвуковой технологический комплект для релаксационной обработки и деформационного упрочнения.

Ультразвуковой технологический комплект для релаксационной обработки и деформационного упрочнения содержит: ультразвуковой генератор 1 с блоком автоматики с электронной защитой и ультразвуковой инструмент, состоящий из волновода 2 с пьезокерамической акустической системой (акустическая система условно не показана), закрепленного в стакане 3, который в свою очередь установлен во внешнем стакане 4, на котором закреплена неподвижная рукоятка 5, предназначенная для подвода соединительного кабеля 6, соединяющего ультразвуковой инструмент с ультразвуковым генератором 1, и подвижная (вращающаяся вокруг оси стакана 4) рукоятка 7, упругоинерционная система представлена в виде тарированной пружины 8, один конец которой упирается во внутреннюю стенку стакана 4, а другой во внешний торец стакана 3, система дистанционного пуска-останова, обеспечивающая обратную связь ультразвукового инструмента с ультразвуковым генератором 1 по усилию прижима ультразвукового инструмента к обрабатываемой поверхности, выполнена в виде концевого включателя 9, который крепится на внешнем торце стакана 3, и толкателя 10 и пружины 11 закрепленных на внутренней стороне стакана 4 регулировочным винтом 12, сигнального светодиода 13, располагающегося на внешнем торце стакана 4.

Ультразвуковой технологический комплект для релаксационной обработки и деформационного упрочнения работает следующим образом.

Для осуществления технологического процесса необходимо на регулировочном стенде оттарировать ультразвуковой инструмент на требуемое усилие прижима к обрабатываемой поверхности, заданное конкретными условиями виброударной обработки с помощью регулировочного винта 12, путем перемещения толкателя 10. При завинчивании регулировочного винта 12 происходит сжатие пружины 11 и толкатель 10 перемещается влево отдаляясь от концевого включателя 9, при вывинчивании регулировочного винта 12 пружина 11 разжимается и толкатель 10 перемещается в право. Затем ультразвуковой инструмент с помощью соединительного кабеля 6 подсоединить к ультразвуковому генератору 1, после этого прижать волновод 2 к обрабатываемой поверхности до соприкосновения концевого включателя 9 с толкателем 10, тем самым осуществляется запуск ультразвукового генератора 1, загорается сигнальный светодиод 13 и через соединительный кабель 6 подается напряжение на пьезокерамическую акустическую систему, находящуюся в стакане 3. Волновод 2, соприкасаясь с обрабатываемой поверхностью, начинает воздействовать на нее ультразвуковыми колебаниями - одновременно происходит озвучивание поверхности ультразвуком и ее пластическое деформирование.

Наличие обратной связи ультразвукового инструмента с ультразвуковым генератором 1 с блоком автоматики с электронной защитой по усилию прижима ультразвукового инструмента к обрабатываемой поверхности позволяет осуществлять виброударную обработку с постоянным усилием прижима.

Для изменения усилия прижима ультразвукового инструмента к обрабатываемой поверхности производится его тарирование на предмет соответствия прилагаемому усилию прижима в соответствии с конкретными условиями виброударной обработки.

Ультразвуковой технологический комплект для релаксационной обработки и деформационного упрочнения, содержащий ультразвуковой генератор с блоком автоматики с электронной защитой, ультразвуковой инструмент с волноводом и соединительный кабель, отличающийся тем, что он содержит систему дистанционного пуска-останова, размещенную в корпусе ультразвукового инструмента, обеспечивающую обратную связь ультразвукового инструмента с ультразвуковым генератором по усилию прижима ультразвукового инструмента к обрабатываемой поверхности.