專利名稱：對氣密性不合格的起落架活塞桿進(jìn)行鍍鉻層修復(fù)的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對涂層材料的修復(fù)加工方法，更特別地說，是指一種采用超聲縱 彎橢圓裝置對氣密性不合格的起落架活塞桿進(jìn)行鍍鉻層修復(fù)的加工方法。超聲縱彎橢圓裝 置可以安裝在普通車床、數(shù)控機(jī)床上，對起落架活塞桿上的鍍鉻層進(jìn)行脈沖沖擊類滾動擠 壓加工。
背景技術(shù)：
飛機(jī)起落架是飛機(jī)起飛、著陸的不可缺少的器件，對飛機(jī)的安全性能起著十分重 要的作用。飛機(jī)起落架承受磨擦的表面一般鍍硬鉻，以減小使用中的磨損，同時也可避免 因長期裸露而銹蝕，以及避免一般情況下的劃傷。生產(chǎn)以及使用過程中的“鉻層冒汗”的現(xiàn) 象，即起落架活塞桿在氣密性測試中出現(xiàn)的鍍鉻層滲氣現(xiàn)象，如下圖6所示。鍍鉻的起落 架活塞桿在氣密測試時，氣體分子在高壓區(qū)內(nèi)就形成進(jìn)氣點，低壓區(qū)內(nèi)即成為滲氣點，進(jìn)氣 點、暗道和滲氣點連通起來即為整體的滲氣通道，當(dāng)高壓區(qū)和低壓區(qū)形成一定的壓差時，氣 體分子就會沿著相互溝通的網(wǎng)狀裂紋從高壓區(qū)進(jìn)入低壓區(qū)，從而在距離密封圈一定距離內(nèi) 產(chǎn)生“鉻層冒汗”現(xiàn)象。這一現(xiàn)象普遍出現(xiàn)在飛機(jī)起落架的活塞桿上，并且一直以來未得到 徹底的解決。
鍍鉻層具有的網(wǎng)狀裂紋(如圖7A所示)是引起鉻層滲氣的根本原因。一般情況， 在標(biāo)準(zhǔn)電鍍鉻工藝條件下，由于鍍鉻層有氧化物夾帶，鉻晶粒細(xì)，而且鉻形成的氫化物不穩(wěn) 定，在電鍍過程中或電鍍之后轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方的鉻，晶格轉(zhuǎn)變時體積變小，因此在鍍鉻層中 形成很高的內(nèi)應(yīng)力。鍍鉻層中的這種內(nèi)應(yīng)力多為張應(yīng)力，它使鍍層呈拉伸狀態(tài)，當(dāng)鍍層厚度 超過0. 5 μ m時，它將超過金屬的固有強度而使鍍層產(chǎn)生裂紋，鍍層厚度繼續(xù)增大，則可能 進(jìn)一步使內(nèi)應(yīng)力加大、裂紋加寬。通常，標(biāo)準(zhǔn)電鍍鉻工藝條件下，鍍鉻層多存在裂紋網(wǎng)絡(luò)。
起落架活塞桿一般都使用高強度鋼制造，其生產(chǎn)周期很長、成本很高，如果因為表 面鍍鉻層滲氣而使零件報廢，則會造成能源、人力和物力的極大浪費。以往生產(chǎn)中，采用過 一些不損傷零件本體的封閉或擠壓鍍鉻層裂紋的補救方法來減少或消除鍍鉻層滲氣，如
油槽除氫法(滲油)即油除氫過程，在除氫的同時堵塞鉻層的網(wǎng)狀裂紋。該方法 可以較明顯的減少滲氣現(xiàn)象，但維持時間有限，受環(huán)境影響較大，溫度升高就會失效。
涂注法以環(huán)氧樹脂、水玻璃、蠟等涂注鉻層，涂注時加一定壓力。該方法一般能達(dá) 到不滲氣的目的，但環(huán)境溫度一旦升高即失效。
液體噴砂法(液體拋光法)以金剛砂和水混合成砂漿，用壓縮空氣作動力，經(jīng)噴 槍加速后撞擊鉻層表面。
采用“液體拋光”法處理的滲氣的起落架鍍鉻層，借助液體薄膜的作用，在提高零 件疲勞強度、封閉鉻層網(wǎng)紋同時，提高表面光潔度。但是，該方法造成的金屬表層塑性變形 不大，改善表面光潔度的能力有限，如需較高表面光潔度，則還需增加額外工藝，而且加工 過程復(fù)雜，設(shè)備復(fù)雜，效率較低。
涂底漆法即以防銹底漆涂覆鉻層表面，填塞鉻層微裂紋，此方法僅在一定程度上 可減少滲氣。
退鉻返修法直接將滲氣的活塞桿或者經(jīng)補救處理后仍滲氣的活塞桿退鉻，重新 鍍鉻。退鉻返修，消耗人力、物力，而且高強鋼活塞桿多次返修很易造成材料報廢。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種采用超聲縱彎橢圓裝置對氣密性不合格的起落架活塞 桿進(jìn)行鍍鉻層修復(fù)的加工方法，該加工方法借助超聲橢圓振動擠壓工藝技術(shù)，對飛機(jī)起落 架活塞桿鍍鉻層進(jìn)行超聲橢圓振動擠壓加工，使鍍鉻層表面金屬發(fā)生塑性變形，從而封閉 或者消除在電鍍工藝過程中形成的網(wǎng)絡(luò)狀裂紋，以此阻斷高壓氣體從密封腔內(nèi)滲出密封腔 外的通道，解決飛機(jī)起落架高壓密封腔的滲氣問題。
本發(fā)明中采用的縱彎型超聲橢圓振動擠壓裝置提供了超聲頻率的脈沖沖擊類滾 動擠壓方式，球形金剛石以相對飛機(jī)起落架活塞桿的鍍鉻層表面為類滾動的運動方式，脈 沖沖擊其表面，使鍍鉻層所受擠壓力為脈沖型力，鍍鉻層的局部部位在這種幅值很大的力 的作用下，發(fā)生自表面向下深度約為0. 5 4. 5μπι的塑性變形。在這一深度范圍內(nèi)，鍍鉻 層材料內(nèi)部存在的裂紋，在材料的塑性流動下發(fā)生變化，一部分裂紋消失，一部分裂紋被擠 壓的變的很窄；而在鍍鉻層表面，材料的塑性流動則使得材料覆蓋住了裂紋。這樣就達(dá)到 阻斷氣體滲出的通道的作用。本發(fā)明的加工方法能夠適用于經(jīng)氣密測試不合格的或者使用 一段時間后密封性降低的起落架活塞桿在經(jīng)受這種縱彎超聲橢圓振動擠壓后，由于上述原 理，其密封性得到提高，漏率降低。同時，經(jīng)過擠壓后的鍍鉻層表面的表面粗糙度更小，表面 光整形更好，也起到了提高起落架活塞桿鍍鉻層表面密封性的作用。
本發(fā)明的一種對氣密性不合格的起落架活塞桿進(jìn)行鍍鉻層修復(fù)的加工方法，其特 征在于包括有下列具體的修復(fù)步驟
(A)將經(jīng)過氣密測試后不合格的起落架活塞桿裝卡在車床的卡盤上，并采用千分 表測量工具對裝卡后的起落架活塞桿的軸向同軸度和周向圓跳動進(jìn)行測量，保證在0. 02mm 以內(nèi)；
(B)將超聲縱彎橢圓裝置安裝在車床拖板箱的刀架上，并調(diào)節(jié)超聲縱彎橢圓裝置 的變幅桿端部的球形金剛石與起落架活塞桿之間的高度，保證球形金剛石擠壓頭與起落架 活塞桿表面接觸；
(C)準(zhǔn)備擠壓加工中所需要使用潤滑冷卻液，潤滑冷卻液的作用主要是在球形金 剛石和起落架活塞桿鍍鉻層表面之間構(gòu)成液體膜以減小二者之間的摩擦，同時降低球形金 剛石的溫度，延長球形金剛石的使用壽命；
(D)設(shè)置超聲縱彎橢圓裝置的加工參數(shù)，縱向和彎曲振動的超聲橢圓振動的頻率 均為20 21. 5kHz，縱向和彎曲振動的相位差為180° 200°，縱向振動的超聲振動的振 幅為0. 003mm，彎曲振動的超聲振動的振幅為0. 002mm ；從而保證球形金剛石以相對飛機(jī)起 落架活塞桿的鍍鉻層表面為采用類滾動擠壓方式，脈沖沖擊其表面，使鍍鉻層所受擠壓力 為脈沖型力，鍍鉻層的局部部位在這種幅值很大的力的作用下，發(fā)生自表面向下深度約為 0. 5 4. 5 μ m的范圍內(nèi)發(fā)生塑性變形；
(E)設(shè)置車床的加工參數(shù)，根據(jù)起落架活塞桿的結(jié)構(gòu)特點和鍍鉻層的材料特性，取6靜水壓力為200 400N，車床拖板箱的進(jìn)給量為4 20毫米/分鐘；在所述靜水壓力下， 能夠保證活塞桿鍍鉻層表面的塑性變形充分性；在所述車床拖板箱的進(jìn)給量的條件下，能 夠保證加工的連續(xù)性和加工后活塞桿鍍鉻層表面的表面質(zhì)量；
(F)啟動加工直至完成起落架活塞桿的鍍鉻表面的擠壓修復(fù)。
本發(fā)明對氣密性不合格的起落架活塞桿進(jìn)行鍍鉻層修復(fù)的加工方法具有如下的 優(yōu)點(1)利用球形金剛石與起落架活塞桿的接觸，并在接觸面上進(jìn)行脈沖沖擊類滾動擠 壓方式進(jìn)行鍍層表面的修復(fù)，該修復(fù)的方法能夠?qū)κ褂眠^的起落架活塞桿進(jìn)行修復(fù)，修復(fù) 時間短、成本小，延長了起落架活塞桿的使用壽命。( 對出廠前因氣密性不合格的起落架 活塞桿產(chǎn)品進(jìn)行修復(fù)，減少了產(chǎn)品返工率及報廢率，降低了起落架活塞桿的生產(chǎn)成本。(3) 可以利用現(xiàn)有加工起落架活塞桿的車床，僅在車床的刀架上安裝縱彎型超聲橢圓振動擠壓 裝置，便實現(xiàn)了對氣密性不合格起落架活塞桿表面鍍鉻層的修復(fù)，避免了設(shè)備改造或更新 的時間和成本的消耗，降低了起落架活塞桿的生產(chǎn)成本，并擴(kuò)大了車床的用途。(4)修復(fù)過 程中，采用類滾動擠壓方式，使得對球形金剛石與活塞桿之間的位置精度要求降低，修復(fù)工 藝操作簡單、可控。( 僅通過在車床的控制單元中設(shè)置加工參數(shù)，利用縱彎型超聲橢圓振 動擠壓裝置產(chǎn)生的由縱向和彎曲振動合成的超聲橢圓振動，使鍍鉻層表面發(fā)生塑性變形， 封閉或去除了鍍層從表面至深度約為0. 5 4. 5 μ m處的裂紋。


圖1是本發(fā)明超聲橢圓振動擠壓加工裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖IA是本發(fā)明超聲橢圓振動擠壓加工裝置的另一視角結(jié)構(gòu)圖。
圖IB是未裝配基座、前蓋板和后蓋板的本發(fā)明基于雙激勵縱彎橢圓換能器的超 聲橢圓振動擠壓加工裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖IC是本發(fā)明振動組件的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明殼體組件中前蓋板的結(jié)構(gòu)圖。
圖2A是本發(fā)明殼體組件中后蓋板的結(jié)構(gòu)圖。
圖2B是本發(fā)明殼體組件中基座的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本發(fā)明振動組件的分解圖。
圖3A是本發(fā)明變幅桿的A-A視圖。
圖4是本發(fā)明滑動組件的分解圖。
圖4A是本發(fā)明刀套的另一視角結(jié)構(gòu)圖。
圖5是本發(fā)明壓力組件的分解圖。
圖5A是本發(fā)明B壓蓋的另一視角結(jié)構(gòu)圖。
圖6是傳統(tǒng)氣密性測試的原理圖。
圖7A是具有網(wǎng)狀裂紋的鍍鉻層的表面顯微鏡照片。
圖7B是采用本發(fā)明的修復(fù)方法后的鍍鉻層的表面顯微鏡照片。
圖7C是采用本發(fā)明的修復(fù)方法擠壓前后的鍍鉻層的表面粗糙度的測量對比圖。
圖8A是采用本發(fā)明的修復(fù)方法進(jìn)行的加工示意圖。
圖8B是金剛石沿起落架活塞桿鍍鉻層表面的進(jìn)給運動圖。
圖8C是起落架活塞桿零件的回轉(zhuǎn)運動方向圖。
圖9是氣密性檢驗不合格的起落架活塞桿采用本發(fā)明的修復(fù)方法后鍍鉻層的斷 面的掃描電鏡照片。
圖中L殼體組件11.前蓋板111. X通孔112. A通孔
12.后蓋板121. A沉頭孔122. B沉頭孔123. C通孔124. B通孔
13.基座131.連接端132.后端面133. A螺紋孔134.切口
135.前端面2.振動組件21.變幅桿211. B螺紋孔212.長槽
213. A凹槽214. H通孔215. B凹槽216.圓孔21a.輸出端
22. A圓柱221. E通孔23. B圓柱231. D通孔24.長螺釘
241.螺紋端25.夾緊件251. B螺釘252.螺母26. A振動激勵源
261. F通孔27. B振動激勵源271. G通孔3.滑動組件
31.刀套311. C凹槽312. C沉頭孔313.后端面314. C螺紋孔
315.前端面316.中心通孔317.圓柱體32.密封圈33. A限位套
34.直線滑動軸承35. B限位套4.壓力組件41.壓力傳感器
411. B凹腔412. I通孔413. B凸臺42.彈簧43. A壓蓋
431. Y通孔432. D螺紋孔433.環(huán)體434.凸塊44.彈簧心軸
441.螺紋端45. B壓蓋451. A凹腔452. A凸臺5.刀具具體實施方式
下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
參見圖1、圖1A、圖1B、圖IC所示，本發(fā)明的一種基于雙激勵縱彎橢圓換能器的超 聲橢圓振動擠壓加工裝置，其包括有殼體組件1、振動組件2、滑動組件3和壓力組件4。
一、殼體組件
參見圖1、圖1A、圖2、圖2A、圖2B所示，該殼體組件1包括有前蓋板11、后蓋板12和基座13。
前蓋板11上設(shè)有X通孔111和A通孔112，且A通孔112設(shè)在前蓋板11的中心位 置，A通孔112用于變幅桿21的輸出端21a穿過。X通孔111設(shè)在A通孔112的四周，X通 孔111用于與基座13的前端面135上設(shè)有的螺紋孔配合，通過螺釘穿過該X通孔111后螺 紋連接在前端面135上的螺紋孔內(nèi)，從而實現(xiàn)前蓋板11與基座13的前端面135的安裝。
后蓋板12上設(shè)有A沉頭孔121、B沉頭孔122、C通孔123和B通孔124，A沉頭孔 121設(shè)計在后蓋板12的邊緣，B沉頭孔122設(shè)計在后蓋板12的中間部位。A沉頭孔121用 于與基座13的后端面132上設(shè)有的A螺紋孔133配合，通過螺釘穿過該A沉頭孔121后螺 紋連接在A螺紋孔133內(nèi)，從而實現(xiàn)后蓋板12安裝在基座13的后端面132上。B沉頭孔 122用于與壓力傳感器41上的I通孔412配合，然后通過螺釘實現(xiàn)將壓力傳感器41安裝在 后蓋板12上。C通孔123用于B振動激勵源27和A振動激勵源沈的電源線穿過。B通孔 124用于壓力傳感器41的信號線和電源線穿過。
基座13的外部為八邊形，基座13的內(nèi)部為帶有切口 134的圓筒結(jié)構(gòu)，基座13的 外部設(shè)有連接端131，該連接端131安裝在機(jī)床的四方刀架上，本發(fā)明的超聲橢圓振動擠壓 加工裝置通過連接端131實現(xiàn)與機(jī)床的連接。基座13的后端面132上均勻設(shè)有A螺紋孔 133，該A螺紋孔133與A沉頭孔121配合，然后通過螺釘實現(xiàn)將后蓋板12安裝在基座13上。切口 134內(nèi)卡合有A壓蓋43的凸塊434(如圖5所示)。
二、振動組件
參見圖1、圖1A、圖1C、圖3、圖3A所示，該振動組件2包括有變幅桿21、A圓柱22、 B圓柱23、長螺釘M、夾緊件25、A振動激勵源沈和B振動激勵源27，振動組件2沿縱向中 心線順次布局為B圓柱23、A振動激勵源26、A圓柱22、B振動激勵源27和變幅桿21。
變幅桿21為階梯形變幅桿，變幅桿21的輸出端21a上設(shè)有圓孔216、長槽212、A 凹槽213、B凹槽215和H通孔214。圓孔216、長槽212沿縱向中心線開設(shè)，A凹槽213、B 凹槽215對稱設(shè)在輸出端21a的圓面上，A凹槽213與B凹槽215之間設(shè)有H通孔214，A 凹槽213、B凹槽215與長槽212平行，H通孔214與長槽212垂直。圓孔216內(nèi)放置有刀 具5，對刀具5的夾緊采用B螺釘251穿過H通孔214后連接上螺母252實現(xiàn)。B螺釘251 的端部置于B凹槽215內(nèi)，螺母252置于A凹槽213內(nèi)。
A圓柱22的中心設(shè)有E通孔221。
B圓柱23的中心設(shè)有D通孔231。
長螺釘24的螺紋端241順次穿過D通孔231、F通孔261、E通孔221、G通孔271 后連接在B螺紋孔211上。本發(fā)明采用長螺釘M將振動組件2組合成一個整體，其裝配方式簡單。
夾緊件25包括有B螺釘251和螺母252，B螺釘251與螺母252的配合使得長槽 212的縫隙減小，從而達(dá)到夾緊刀具5的目的。本發(fā)明采用夾緊件25安裝刀具5，在更換和 調(diào)節(jié)刀具5時更加方便。
A振動激勵源沈的中心有F通孔。
B振動激勵源27的中心有G通孔271。
在本發(fā)明中，B振動激勵源27選用型號PZT-8壓電陶瓷圓環(huán)片，A振動激勵源沈 選用型號PZT-8壓電陶瓷半圓環(huán)片，其外徑都為45mm，內(nèi)徑15mm，厚度5mm。該B振動激勵 源27和A振動激勵源沈采用每兩片銅片之間用環(huán)氧樹脂粘接有壓電陶瓷環(huán)片(兩半圓環(huán) 片組成一個壓電陶瓷環(huán)片)。相互垂直的兩路高頻振動(一路為縱向振動，一路為彎曲振 動，縱向振動由B振動激勵源27提供驅(qū)動源，彎曲振動由A振動激勵源沈提供驅(qū)動源)使 刀具5的刀尖處合成一個橢圓振動，工作頻率范圍為15kHz 25kHz。
本發(fā)明B振動激勵源27和A振動激勵源沈能夠分別提供給變幅桿21的功率為 30W 100W。
三、滑動組件
參見圖1、圖1A、圖1B、圖4、圖4A所示，該滑動組件3包括有刀套31、密封圈32、A 限位套33、直線滑動軸承34和B限位套35。刀套31的外圓面上從安裝有B限位套35、直 線滑動軸承34和A限位套33，直線滑動軸承34置于A限位套33與B限位套35之間。
刀套31為中空圓柱結(jié)構(gòu)，刀套31的中心設(shè)有中心通孔316，刀套31的圓柱體317 上均勻設(shè)有多個C沉頭孔312，刀套31的前端面315的內(nèi)環(huán)上開有C凹槽311，刀套31的 后端面313上均勻設(shè)有C螺紋孔314。
中心通孔316用于放置振動組件2，且通過螺釘穿過C沉頭孔312頂緊在B圓柱 23、變幅桿21上實現(xiàn)振動組件2與刀套31的安裝。
C凹槽311內(nèi)安裝有密封圈32。在振動組件2置于中心通孔316內(nèi)后，振動組件2的變幅桿21的輸出端21a伸出中心通孔316后用密封圈32實現(xiàn)定位和密封裝配。
C螺紋孔314與壓力組件4中的A壓蓋43上的Y通孔431配合，通過螺釘實現(xiàn)A 壓蓋43安裝在刀套31的后端面313上。
四、壓力組件
參見圖1、圖1A、圖1B、圖5、圖5A所示，該壓力組件4包括有壓力傳感器41、彈簧 42、A壓蓋43、彈簧心軸44和B壓蓋45。
A壓蓋43的中心設(shè)有D螺紋孔432，該D螺紋孔432內(nèi)安裝有彈簧心軸44的螺紋 端441 ；A壓蓋43上均勻設(shè)有四個Y通孔431，該Y通孔431與C螺紋孔314 (設(shè)在刀套31 的后端面313上)的配合，通過螺釘實現(xiàn)A壓蓋43安裝在刀套31的后端面313上；A壓蓋 43的環(huán)體433上設(shè)有凸塊434，該凸塊434卡合在基座13的切口 134中，該凸塊434能夠 實現(xiàn)A壓蓋43與基座13的定位，并且能夠防止滑動組件3在旋轉(zhuǎn)時的錯位。
B壓蓋45的一端設(shè)有A凸臺452，該A凸臺452用于套接彈簧42的一端；B壓蓋 45的另一端設(shè)有A凹腔451，該A凹腔451用于放置壓力傳感器41的B凸臺413。
壓力傳感器41通過I通孔412與B沉頭孔122 (設(shè)在后蓋板12上)的配合，通過 螺栓實現(xiàn)壓力傳感器41安裝在后蓋板12上。壓力傳感器41的B凹腔411用于放置B壓 蓋45，且壓力傳感器41的B凸臺413與A凹腔451配合，B壓蓋45的A凸臺452上套接彈 簧42的一端，彈簧心軸44穿過彈簧42后螺紋連接在A壓蓋43上，彈簧42的另一端與A 壓蓋43接觸。
本發(fā)明的一種基于雙激勵縱彎橢圓換能器的超聲橢圓振動擠壓加工裝置，該裝置 能夠適合在精密或超精密車床上安裝，使用非常方便，只需要將該裝置通過基座13的連接 端131固定在車床的四方刀架上即可使用。工作過程是首先將本發(fā)明裝置在車床上進(jìn)行 對刀，調(diào)整到最終安裝位置后再將該裝置安裝固定在車床的四方刀架上，下一步進(jìn)行橢圓 振動調(diào)整工作，即打開超聲激勵電源，根據(jù)擠壓工藝的需要，調(diào)整激振頻率和激勵電壓，使 刀具處在最恰當(dāng)?shù)恼駝訝顟B(tài)，即使刀具與工件在接觸點處的速度大小相等，方向相同。另 外，該超聲激勵電源的振動控制系統(tǒng)具有自動控制功能，可根據(jù)工藝要求預(yù)設(shè)置，實際工作 過程中，用戶只需細(xì)微調(diào)整即可；最后，根據(jù)工藝要求，設(shè)定工作參數(shù)，如擠壓速度、擠壓深 度、進(jìn)給量，即可開始進(jìn)行精密或超精密表面光整加工。
本發(fā)明的一種基于雙激勵縱彎橢圓換能器的超聲橢圓振動擠壓加工裝置是一種 由超聲振動組件、滑動組件、壓力組件和殼體組件裝配而成的，需用雙路超聲電源激勵的， 適用于多種車床的加工工具。該裝置能在確保較好加工質(zhì)量的前提下，大幅提高刀具壽命， 降低加工成本，且工作穩(wěn)定可靠，裝卡拆卸極為方便，易于實現(xiàn)通用化。
本發(fā)明對氣密性不合格的起落架活塞桿進(jìn)行鍍鉻層修復(fù)的加工方法包括有下列 具體的修復(fù)步驟
(A)將經(jīng)過氣密測試后不合格的起落架活塞桿裝卡在車床的卡盤上(如圖8A所 示)，并采用千分表測量工具對裝卡后的起落架活塞桿的軸向同軸度和周向圓跳動進(jìn)行測 量，保證在0. 02mm以內(nèi)；
(B)將超聲縱彎橢圓裝置安裝在車床拖板箱的刀架上，并調(diào)節(jié)超聲縱彎橢圓裝置 的變幅桿端部的球形金剛石與起落架活塞桿之間的高度，保證球形金剛石擠壓頭與起落架 活塞桿表面接觸；10
(C)準(zhǔn)備擠壓加工中所需要使用潤滑冷卻液，一般情況下應(yīng)使用流動性好、粘度低 的水性或者油性潤滑液，以油性潤滑液為佳。潤滑冷卻液的作用主要是在球形金剛石和起 落架活塞桿鍍鉻層表面之間構(gòu)成液體膜以減小二者之間的摩擦，同時降低球形金剛石的溫 度，延長球形金剛石的使用壽命；
(D)設(shè)置超聲縱彎橢圓裝置的加工參數(shù)，縱向和彎曲振動的超聲橢圓振動的頻率 均為20000 21500Hz (赫茲)，縱向和彎曲振動的相位差為180° 200°，縱向振動的超 聲振動的振幅為0. 003mm，彎曲振動的超聲振動的振幅為0. 002mm ；從而保證球形金剛石以 相對飛機(jī)起落架活塞桿的鍍鉻層表面為采用類滾動擠壓方式，脈沖沖擊其表面，使鍍鉻層 所受擠壓力為脈沖型力，鍍鉻層的局部部位在這種幅值很大的力的作用下，發(fā)生自表面向 下深度約為0. 5 4. 5 μ m的范圍內(nèi)發(fā)生塑性變形。
(E)設(shè)置車床的加工參數(shù)，根據(jù)起落架活塞桿的結(jié)構(gòu)特點和鍍鉻層的材料特性，取 靜水壓力為200 400N(牛頓)，車床拖板箱的進(jìn)給量為4 20毫米/分鐘。在所述靜水 壓力下，能夠保證活塞桿鍍鉻層表面的塑性變形充分性。在所述車床拖板箱的進(jìn)給量的條 件下，能夠保證加工的連續(xù)性和加工后活塞桿鍍鉻層表面的表面質(zhì)量。
(F)啟動加工直至完成起落架活塞桿的鍍鉻表面的擠壓修復(fù)，起落架活塞桿零件 的回轉(zhuǎn)運動方向如圖8C所示，金剛石沿起落架活塞桿鍍鉻層表面的進(jìn)給運動如圖8B所示。
參見圖8A所示，采用本發(fā)明的修復(fù)加工方法對使用3個月的XX型號的飛機(jī)起落 架活塞桿進(jìn)行修復(fù)。在步驟(D)、步驟(E)的參數(shù)條件下，進(jìn)行修復(fù)后的鍍鉻層的斷面如圖 9所示，圖中，自表面向下深度約為0. 5 4. 5 μ m的塑性變形使得裂紋在超聲縱彎橢圓裝置 的變幅桿端部的球形金剛石提供的擠壓條件下變狹和去除，從而修復(fù)了鍍鉻表面。
氣密性驗證
氣密性的測試條件參見圖6所示，在保壓時間為3小時、密封腔氣壓為15MPa 的氣密測試中，擠壓前活塞桿的漏率為0. 2793 X 10_4Pa · m3/s ；而經(jīng)過超聲橢圓振動擠 壓后，在保壓時間為3小時、密封腔氣壓為15MPa的氣密測試中，擠壓后活塞桿的漏率為 0. 1251 X KT7Pa · m3/s。
起落架活塞桿鍍鉻層表面經(jīng)超聲橢圓振動擠壓后的表面形貌如圖7B所示，使用 英國Taylor Hobson表面輪廓儀測量的擠壓前后的鍍鉻層表面輪廓如圖7C所示。起落架 活塞桿鍍鉻層表面在擠壓前的表面粗糙度為0. 5366微米，經(jīng)過超聲橢圓振動擠壓后，其表 面粗糙度降為0. 1302微米，擠壓后的活塞桿鍍鉻層表面的表面粗糙度大為降低。
起落架活塞桿鍍鉻層表面經(jīng)超聲橢圓振動擠壓后的表面裂紋的變化的掃描電鏡 照片如下圖9所示。圖中，采用超聲頻率的脈沖沖擊類滾動擠壓方式，球形金剛石以相對飛 機(jī)起落架活塞桿的鍍鉻層表面為類滾動的運動方式，脈沖沖擊其表面，使鍍鉻層所受擠壓 力為脈沖型力，鍍鉻層的局部部位在這種幅值很大的力的作用下，發(fā)生自表面向下深度約 為0. 5 4. 5 μ m的塑性變形，使得在0. 5 4. 5 μ m的深度無裂紋存在。在這一深度范圍 內(nèi)，鍍鉻層材料內(nèi)部存在的裂紋，在材料的塑性流動下發(fā)生變化，一部分裂紋消失，一部分 裂紋被擠壓的變的很窄；而在鍍鉻層表面，材料的塑性流動則使得材料覆蓋住了裂紋。這樣 就達(dá)到阻斷氣體滲出通道的作用。本發(fā)明的加工方法能夠適用于經(jīng)氣密測試不合格的或者 使用一段時間后密封性降低的起落架活塞桿在經(jīng)受這種縱彎超聲橢圓振動擠壓后，由于上 述原理，其密封性得到提高，漏率降低。同時，經(jīng)過擠壓后的鍍鉻層表面的表面粗糙度更小，表面光整形更好，也起到了提高起落架活塞桿鍍鉻層表面密封性的作用。
本發(fā)明將縱彎型超聲橢圓振動擠壓裝置與車床相結(jié)合進(jìn)行表面鍍層氣密性的修 復(fù)，尤其針對飛機(jī)起落架的活塞桿鍍鉻層滲氣問題，采用可以應(yīng)用于普通車床和數(shù)控機(jī)床， 能夠有效降低擠壓力、有效延長球形金剛石的壽命、有效增大材料塑性變形、并可應(yīng)用于薄 壁類零件和細(xì)長類零件的超聲橢圓振動擠壓工藝方法，使飛機(jī)起落架活塞桿的鍍鉻層經(jīng)過 超聲橢圓振動擠壓后，鍍鉻層自表面向下發(fā)生深度約為0. 5 4. 5μπι的塑性變形，從而封 閉或去除了表面下這一深度范圍內(nèi)的裂紋網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到阻止?jié)B氣的目的。
權(quán)利要求
1.一種對氣密性不合格的起落架活塞桿進(jìn)行鍍鉻層修復(fù)的加工方法，其特征在于包括 有下列具體的修復(fù)步驟(A)將經(jīng)過氣密測試后不合格的起落架活塞桿裝卡在車床的卡盤上，并采用千分表測 量工具對裝卡后的起落架活塞桿的軸向同軸度和周向圓跳動進(jìn)行測量，保證在0. 02mm以 內(nèi)；(B)將超聲縱彎橢圓裝置安裝在車床拖板箱的刀架上，并調(diào)節(jié)超聲縱彎橢圓裝置的變 幅桿端部的球形金剛石與起落架活塞桿之間的高度，保證球形金剛石擠壓頭與起落架活塞 桿表面接觸；(C)準(zhǔn)備擠壓加工中所需要使用潤滑冷卻液，潤滑冷卻液的作用主要是在球形金剛石 和起落架活塞桿鍍鉻層表面之間構(gòu)成液體膜以減小二者之間的摩擦，同時降低球形金剛石 的溫度，延長球形金剛石的使用壽命；(D)設(shè)置超聲縱彎橢圓裝置的加工參數(shù)，縱向和彎曲振動的超聲橢圓振動的頻率均為 20 21. 5kHz，縱向和彎曲振動的相位差為180° 200°，縱向振動的超聲振動的振幅 為0. 003mm，彎曲振動的超聲振動的振幅為0. 002mm ；從而保證球形金剛石以相對飛機(jī)起 落架活塞桿的鍍鉻層表面為采用類滾動擠壓方式，脈沖沖擊其表面，使鍍鉻層所受擠壓力 為脈沖型力，鍍鉻層的局部部位在這種幅值很大的力的作用下，發(fā)生自表面向下深度約為 0. 5 4. 5 μ m的范圍內(nèi)發(fā)生塑性變形；(E)設(shè)置車床的加工參數(shù)，根據(jù)起落架活塞桿的結(jié)構(gòu)特點和鍍鉻層的材料特性，取靜水 壓力為200 400N，車床拖板箱的進(jìn)給量為4 20毫米/分鐘；在所述靜水壓力下，能夠 保證活塞桿鍍鉻層表面的塑性變形充分性；在所述車床拖板箱的進(jìn)給量的條件下，能夠保 證加工的連續(xù)性和加工后活塞桿鍍鉻層表面的表面質(zhì)量；(F)啟動加工直至完成起落架活塞桿的鍍鉻表面的擠壓修復(fù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對氣密性不合格的起落架活塞桿進(jìn)行鍍鉻層修復(fù)的加 工方法，其特征在于所述的超聲縱彎橢圓裝置包括有殼體組件(1)、振動組件(2)、滑動組 件⑶和壓力組件⑷；該殼體組件⑴包括有前蓋板(11)、后蓋板(12)和基座(13)；該振動組件( 包括有變幅桿、A圓柱0 、B圓柱(23)、長螺釘04)、夾緊件 05)、A振動激勵源06)和B振動激勵源(27)，振動組件( 沿縱向中心線順次布局為B 圓柱0:3)、A振動激勵源Q6)、A圓柱0》、Β振動激勵源(XT)和變幅桿；A振動激勵 源06)的中心有F通孔061) ；B振動激勵源、2 )的中心有G通孔Q71)；該滑動組件C3)包括有刀套(31)、密封圈(3 、A限位套(33)、直線滑動軸承(34)和 B限位套(35)；刀套(31)的外圓面上從安裝有B限位套(35)、直線滑動軸承(34)和A限 位套(33)，直線滑動軸承(34)置于A限位套(33)與B限位套(35)之間；該壓力組件⑷包括有壓力傳感器(41)、彈簧02)、A壓蓋(43)、彈簧心軸04)和B 壓蓋(45)；該前蓋板(11)上設(shè)有X通孔(111)和A通孔(112)，且A通孔(11 設(shè)在前蓋板(11) 的中心位置，A通孔(112)用于變幅桿的輸出端(21a)穿過；X通孔(111)設(shè)在A通孔 (112)的四周，X通孔(111)用于與基座(13)的前端面(135)上設(shè)有的螺紋孔配合實現(xiàn)前 蓋板(11)與基座(13)的前端面(135)的安裝；該后蓋板(12)上設(shè)有A沉頭孔(121)、B沉頭孔(122)、C通孔(123)和B通孔(124), A沉頭孔(121)設(shè)計在后蓋板(1 的邊緣，B沉頭孔(12 設(shè)計在后蓋板(1 的中間部 位；A沉頭孔(121)用于與基座(13)的后端面(132)上設(shè)有的A螺紋孔(133)配合實現(xiàn)后 蓋板(12)安裝在基座(13)的后端面(132)上；B沉頭孔(122)用于與壓力傳感器上 的I通孔(41 配合，然后通過螺釘實現(xiàn)將壓力傳感器Gl)安裝在后蓋板(1 上；C通孔 (123)用于B振動激勵源(XT)和A振動激勵源06)的電源線穿過；B通孔(124)用于壓力 傳感器Gl)的信號線和電源線穿過；該基座(13)的外部為八邊形，基座(13)的內(nèi)部為帶有切口(134)的圓筒結(jié)構(gòu)，基座 (13)的外部設(shè)有連接端(131)，該連接端(131)安裝在機(jī)床的四方刀架上，所述的超聲橢圓 振動擠壓加工裝置通過連接端(131)實現(xiàn)與機(jī)床的連接；基座(1 的后端面(13 上均勻 設(shè)有A螺紋孔(133)，該A螺紋孔(13 與A沉頭孔(121)配合，然后通過螺釘實現(xiàn)將后蓋 板(12)安裝在基座(13)上；切口(134)內(nèi)卡合有A壓蓋03)的凸塊034)；該變幅桿為階梯形變幅桿，變幅桿的輸出端(21a)上設(shè)有圓孔016)、長槽 (212)、A凹槽(213)、B凹槽(215)和H通孔(214)；圓孔(216)、長槽(212)沿縱向中心線 開設(shè)，A凹槽Q13)、B凹槽(215)對稱設(shè)在輸出端(21a)的圓面上，A凹槽Q13)與B凹槽 (215)之間設(shè)有H通孔(214)，A凹槽(213)、B凹槽(215)與長槽(212)平行，H通孔(214) 與長槽012)垂直；圓孔016)內(nèi)放置有刀具(5)，對刀具(5)的夾緊采用B螺釘051)穿 過H通孔(214)后連接上螺母052)實現(xiàn)；B螺釘051)的端部置于B凹槽Q15)內(nèi)，螺母 (252)置于A凹槽(213)內(nèi)；該A圓柱02)的中心設(shè)有E通孔021)； 該B圓柱03)的中心設(shè)有D通孔031)；該長螺釘04)的螺紋端041)順次穿過D通孔031)、F通孔06)1、E通孔021)、G 通孔(271)后連接在變幅桿的B螺紋孔011)上；該夾緊件0 包括有B螺釘051)和螺母052)，B螺釘051)與螺母Q52)的配合 使得長槽012)的縫隙減小，從而達(dá)到夾緊刀具(5)的目的；該刀套(31)為中空圓柱結(jié)構(gòu)，刀套(31)的中心設(shè)有中心通孔(316)，刀套(31)的圓柱 體(317)上均勻設(shè)有多個C沉頭孔(312)，刀套(31)的前端面(315)的內(nèi)環(huán)上開有C凹槽 (311)，刀套(31)的后端面(313)上均勻設(shè)有C螺紋孔(314)；該中心通孔(316)用于放置振動組件0)，且通過螺釘穿過C沉頭孔(31 頂緊在B圓 柱(23)、變幅桿上實現(xiàn)振動組件與刀套(31)的安裝；該C凹槽(311)內(nèi)安裝有密封圈(32)；在振動組件(2)置于中心通孔(316)內(nèi)后，振 動組件⑵的變幅桿的輸出端(21a)伸出中心通孔(316)后用密封圈(32)實現(xiàn)定位 和密封裝配；該C螺紋孔(314)與壓力組件⑷中的A壓蓋03)上的Y通孔031)配合，通過螺釘 實現(xiàn)A壓蓋03)安裝在刀套(31)的后端面(313)上；該A壓蓋(43)的中心設(shè)有D螺紋孔(432)，該D螺紋孔(432)內(nèi)安裝有彈簧心軸(44) 的螺紋端G41) ；A壓蓋03)上均勻設(shè)有四個Y通孔031)，該Y通孔031)與C螺紋孔 (314)的配合實現(xiàn)A壓蓋03)安裝在刀套(31)的后端面(313)上；A壓蓋03)的環(huán)體 (433)上設(shè)有凸塊034)，該凸塊(434)卡合在基座(13)的切口(134)中，該凸塊(434)能夠?qū)崿F(xiàn)A壓蓋03)與基座(13)的定位；該B壓蓋05)的一端設(shè)有A凸臺052)，該A凸臺(452)用于套接彈簧02)的一端； B壓蓋05)的另一端設(shè)有A凹腔051)，該A凹腔(451)用于放置壓力傳感器的B凸 臺^⑶；該壓力傳感器Gl)通過I通孔G12)與B沉頭孔(12 的配合實現(xiàn)壓力傳感器Gl) 安裝在后蓋板(12)上；壓力傳感器Gl)的B凹腔011)用于放置B壓蓋(45)，且壓力傳 感器Gl)的B凸臺013)與A凹腔051)配合，B壓蓋05)的A凸臺(452)上套接彈簧 (42)的一端，彈簧心軸G4)穿過彈簧02)后螺紋連接在A壓蓋03)上，彈簧02)的另一 端與A壓蓋接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種對氣密性不合格的起落架活塞桿進(jìn)行鍍鉻層修復(fù)的加 工方法，其特征在于所述的超聲縱彎橢圓裝置中A振動激勵源06)和B振動激勵源(XT) 產(chǎn)生相互垂直的兩路高頻振動使刀具(5)的刀尖處合成一個橢圓振動，工作頻率范圍為 15kHz 2^Hz。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種對氣密性不合格的起落架活塞桿進(jìn)行鍍鉻層修復(fù)的加 工方法，其特征在于所述的超聲縱彎橢圓裝置中B振動激勵源(XT)和A振動激勵源06) 能夠分別提供給變幅桿的功率為30W 100W。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種對氣密性不合格的起落架活塞桿進(jìn)行鍍鉻層修復(fù)的加 工方法，其特征在于所述的超聲縱彎橢圓裝置中B振動激勵源(XT)選用型號PZT-8壓電 陶瓷圓環(huán)片，A振動激勵源06)選用型號PZT-8壓電陶瓷半圓環(huán)片，其外徑都為45mm，內(nèi)徑 15mm,厚度 5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對氣密性不合格的起落架活塞桿進(jìn)行鍍鉻層修復(fù)的加 工方法，其特征在于經(jīng)所述的超聲縱彎橢圓裝置進(jìn)行振動擠壓后，在保壓時間為3小時、 密封腔氣壓為15MPa的氣密測試中，擠壓后活塞桿的漏率為0. 1251 X 10 · m3/S。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用超聲縱彎橢圓裝置對氣密性不合格的起落架活塞桿進(jìn)行鍍鉻層修復(fù)的加工方法，該加工方法屬于材料的表面形變處理；本發(fā)明的加工方法采用球形金剛石與起落架活塞桿上的鍍鉻層表面接觸，應(yīng)用超聲縱彎橢圓裝置產(chǎn)生的超聲頻率的脈沖沖擊類滾動擠壓方式進(jìn)行鍍鉻層裂紋密封，從而提高起落架活塞桿與外筒之間氣密性。采用本發(fā)明方法能夠在0.5～4.5μm深度的鍍鉻層發(fā)生塑性變形，從而使得鍍鉻層這一深度范圍內(nèi)的網(wǎng)狀裂紋被封閉，達(dá)到阻斷氣體滲出通道的作用。同時，經(jīng)過擠壓后的鍍鉻層表面的表面粗糙度更小，表面光整性更好，也起到了提高起落架活塞桿鍍鉻層表面密封性的作用。本發(fā)明的加工方法能夠適用于經(jīng)氣密測試不合格的或者使用一段時間后密封性降低的起落架活塞桿修復(fù)加工。
文檔編號C25D5/48GK102031543SQ20101050340
公開日2011年4月27日 申請日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月12日
發(fā)明者姜興剛, 張德遠(yuǎn), 秦威 申請人:北京航空航天大學(xué)