[发明专利]多场协同耦合滚压平台

说明书

一种多场协同耦合滚压平台，包括机架以及安装在机架上的用于装卡工件并带有永久磁场的夹具槽、实现涡流效应加热工件的涡流加热片、两个高能电极组件和两个实现超声振动的超声振动发生器，所述夹具槽为绝缘材料制成，其槽底面内部埋设永久强磁铁，所述两个超声振动发生器分别为横向超声振动发生器和垂直超声振动发生器，两个超声振动发生器协同作用下，在相同振幅，不同振动频率或者不同振动相位可以形成二维超声场，优化加工过程中刀具与工件之间的应力加载和释放的循环。本发明提供了一种多场协同耦合滚压平台，可以加工不同平面材料，完成实验室及可以实际应用的材料表面强化层。

技术领域

本发明涉及滚压加工技术领域，尤其是涉及一种多场协同耦合滚压平台。

背景技术

在各种制造技术日渐完善的今天，材料更新发展对装备制造的提升进入了瓶颈期，而如何使加工制备的零件满足使用设计要求的需求不言而喻。而表面是诸多机械结构和零部件直面恶劣服役环境的最前线，表面也是服役寿命的载体。金属材料在服役期间失效大部分都在表面或者始于表面。如前所言，材料的研发需要耗费大量的人力物力财力，且进展缓慢而在已有材料表面进行强化加工则是一个更为妥善稳健的达到使零件表面符合实用需求的方法，通过表面工程技术增强金属材料表面综合防护能力能显著提升金属材料的使役性能和服役寿命。

表面工程一共经历了三代技术，由单一表面工程、复合表面工程发展到了纳米表面工程。纳米表面工程是第三代表面工程技术，纳米表面工程是使用特殊的加工方法或者特定的组装技术在材料表面制备出纳米层，因纳米晶具有许多独特的性能，可以使材料表面强化、改性、赋予新功能。而滚压加工是将硬质球头以一定压力压入金属材料的表面，使硬质球头在金属材料表面滚动，利用滚动使材料表面产生塑性变形。随着滚动次数的的增加，晶粒逐渐细化，最终达到平衡。随着深度的变深，应变量和应变速率逐渐降低，金属材料的晶粒逐渐变大直至基体粗晶。金属材料在经过滚压加工后会显著提升其表面力学性能和耐磨性能，抗腐蚀及抗疲劳能力也会有很大提升。但是常规的滚压加工会使材料表层存在大量的线、面缺陷，处于热力学的亚稳态，而且制备的表面层厚度较薄。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种多场协同耦合滚压平台，可以加工不同平面材料，完成实验室及可以实际应用的材料表面强化层。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多场协同耦合滚压平台，包括机架以及安装在机架上的用于装卡工件并带有永久磁场的夹具槽、实现涡流效应加热工件的涡流加热片、两个高能电极组件和两个实现超声振动的超声振动发生器，所述夹具槽为绝缘材料制成，其槽底面内部埋设永久强磁铁，用于约束通过工件的电子流，对通过工件的高能脉冲直流电的电子产生向上的作用力，降低材料表面的塑性变形应力阈值；所述涡流加热片固定放置于夹具槽槽底上，并通过加热片电源线与加热片电源连接；两个高能电极组件位于涡流加热片的上方，并且分别前后对称的设置在夹具槽槽内的前后两侧上；所述两个超声振动发生器分别为横向超声振动发生器和垂直超声振动发生器，所述横向超声振动发生器安装在夹具槽的左侧，所述垂直超声振动发生器安装在夹具槽的底部，所述夹具槽的右侧上设有固定螺纹孔，用于供螺丝拧入后固定工件或用于夹持工件的夹具；

当涡流加热片通入交变电流时，装卡在夹具槽上的工件温度便会由于涡流效应而上升；两个超声振动发生器协同作用下，在相同振幅，不同振动频率或者不同振动相位可以形成二维超声场，优化加工过程中刀具与工件之间的应力加载和释放的循环，工件为金属材料工件。

进一步，每个高能电极组件均包括接触铜质电极、绝缘贴片和直流脉冲电源线，所述绝缘贴片设置在接触铜质电极的外侧，所述直流脉冲电源线的一端与接触铜质电极连接，另一端穿过绝缘贴片与直流脉冲电源连接；使用时，高能电极组件通过固定螺钉固定到工件上。