[发明专利]一种具有曲面结构的金属工件的表面纳米化加工方法有效

专利信息
申请号: 202010744407.0 申请日: 2020-07-29
公开(公告)号: CN111944971B 公开(公告)日: 2022-05-06
发明(设计)人: 吴成义;张伟华;李秀艳;卢柯;谢世龙;王镇波 申请(专利权)人: 中国科学院金属研究所
主分类号: C21D7/04 分类号: C21D7/04
代理公司: 沈阳科苑专利商标代理有限公司 21002 代理人: 于晓波
地址: 110016 辽*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 一种 具有 曲面 结构 金属 工件 表面 纳米 加工 方法
【权利要求书】:

1.一种具有曲面结构的金属工件的表面纳米化加工方法,其特征在于:该方法是利用带有球形加工滚珠的表面纳米化加工装置进行,通过工艺参数的优化在具有曲面结构的金属工件表面获得表面纳米组织结构层,具体为:所述加工过程由球形加工滚珠在金属工件表面的压入深度控制,根据金属工件表面轮廓特征进行加工路径的规划,球形加工滚珠沿金属工件表面切向进给,加工道次为≥1次,每次加工的压入深度均比上一次的压入深度增加,以获得大应变及应变梯度,从而实现金属工件表面纳米化;

所述表面纳米化加工装置包括刀柄、可旋转刀夹和球形加工滚珠,其中:所述可旋转刀夹设置在刀柄的加工端,所述球形加工滚珠设置于可旋转刀夹上,且球形加工滚珠能够自由滚动,不需要额外的保护罩保持,从而避免加工装置与曲面金属工件的干涉;

所述刀柄的加工端的中部具有凸出的侧表面,该凸出的侧表面上通过螺栓与所述可旋转刀夹连接;

当所述可旋转刀夹的轴线与所述刀柄的轴线平行时,此时可旋转刀夹能够在刀柄的凸出侧表面上相对于所述刀柄轴线进行-90°~+90°角度范围的旋转。

2.根据权利要求1所述的具有曲面结构的金属工件的表面纳米化加工方法,其特征在于:所述可旋转刀夹为柱状结构,可旋转刀夹的一个端部开有内凹槽,内凹槽内嵌入所述球形加工滚珠,所述球形加工滚珠的部分伸出内凹槽且能够自由滚动。

3.根据权利要求2所述的具有曲面结构的金属工件的表面纳米化加工方法,其特征在于:所述可旋转刀夹带有用于润滑和冷却的油路系统,所述油路系统可以是该加工装置自带的油路系统或外置油冷系统;所述自带的油路系统是指在可旋转刀夹内设有与内凹槽相连通的润滑油孔。

4.根据权利要求2所述的具有曲面结构的金属工件的表面纳米化加工方法,其特征在于:所述球形加工滚珠与可旋转刀夹之间为可拆卸连接;所述可旋转刀夹可根据待加工工件轮廓特征适应性地进行不同旋转角度的切换。

5.根据权利要求1所述的具有曲面结构的金属工件的表面纳米化加工方法,其特征在于:所述具有曲面结构的金属工件为曲轴、凸轮轴、车轮轴、泵轴、主轴或阶梯轴。

6.根据权利要求1所述的具有曲面结构的金属工件的表面纳米化加工方法,其特征在于:所述加工方法中,根据待加工曲面特征对所述可旋转刀夹进行不同的旋转角度切换,使待加工表面主要受正压力以减少剪切力,提升纳米化过程稳定性,获得不同的纳米结构层及表面质量。

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