[发明专利]一种射流空化提高曲面材料表面硬度的工艺方法

权利要求书

1.一种射流空化提高曲面材料表面硬度的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)曲面试样的制备：将金属材料机械加工成固定结构的曲面试样；

所述曲面试样的曲面设计为凸面或凹面，凸面的曲率半径范围为6-36mm；凹面的曲率半径范围为7-36mm；

步骤(2)对金属材料表面进行预处理：用无水乙醇或者丙酮对金属材料的表面用超声波清洗仪清洗；然后利用电解抛光对曲面进行打磨抛光，金属材料的表面呈镜面效果；再用酒精超声清洗；使用吹风机将金属表面吹干，待射流空化处理使用；

步骤(3)淹没水射流空化处理过程：将步骤(2)经过预处理的金属材料放置在支架上，通过将支架固定在空化腔外壁上，使金属材料固定在空化腔内部，并以双层环形喷嘴对曲面进行淹没水射流空化处理；

所述淹没水射流空化处理的具体参数如下：射流方向与空蚀腔轴线夹角为90°，喷嘴直径0.3-0.5mm，工作温度为15-30℃，射流压力为3-25MPa，空化腔内部压力为0.18-0.38MPa，试样距离喷嘴出口的距离为3-22mm；

其中，所述双层环形喷嘴由导流腔(4)，分流管(5)，套管(6)，螺栓(7)，内喷嘴(8)，外喷嘴，喷头外壳(11)组成，其中，外喷嘴包括内环喷嘴(9)，外环喷嘴(10)；

导流腔(4)设为内球状的圆管形状，入水口直径小于出水口直径，出水口连接分流管(5)，分流管(5)的入水口是内部开孔的圆饼形状，在圆饼的外围部位有三个均匀分布的90°扇形孔，中心部位有一个圆形孔，孔壁延伸，形成分流管，出水处孔壁上设有内陷的环状凹槽；内喷嘴(8)的上侧设有凸出的卡环，卡环上套有内环喷嘴(9)，然后将内喷嘴(8)和内环喷嘴(9)整体插在分流管(5)的环状凹槽中；并通过螺栓(7)进行连接与固定；

套管(6)为均匀壁厚的圆管形状，其套在分流管(5)上作为外环水流的外壁，使外环水流宽度与内柱水流的直径相同，同时有固定分流管的作用；

内喷嘴(8)内侧入水孔设定厚度与内环喷嘴(9)的厚度一致，出水孔设为直径比入水孔大的导流孔，导流孔外侧壁的直径大于卡环直径，作为外喷嘴的内侧导流壁；

外环喷嘴(10)设定为圆环状，放置在套管(6)的下侧，通过喷头外壳(11)将其固定；喷头外壳(11)上侧内壁设有内螺纹，与水管相接，下侧设有圆孔，圆孔壁作为外喷嘴的外侧导流壁；由内环喷嘴(9)和外环喷嘴(10)构成的外喷嘴结构，形成的喷嘴宽度同内喷嘴(8)入水孔直径相同，外喷嘴的角度范围设定为6°-19°。

2.根据权利要求1所述的一种射流空化提高曲面材料表面硬度的工艺方法，其特征在于，步骤(2)中，用无水乙醇或者丙酮对金属材料的表面清洗时，清洗时间为15min；用酒精超声清洗时，清洗时间为15min。