[發明專利]一種低阻力滾壓拋光方法

在審

• 申請號: 201310022397.X
• 申請日: 2013-01-22
• 公開（公告）號: CN103143881A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 李輝玲
• 申請（專利權）人: 李輝玲
• 主分類號: B23P9/02
• 分類號: B23P9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于材料的表面工程技術，涉及對金屬材料表面進行拋光和應變強化的新方法。

背景技術

為了解決對金屬零件的鈑金結構關鍵部位的表面或者大厚度結構的孔、槽內表面或者榫頭外表面進行擠壓強化或拋光而開發的一種新工藝方法。金屬材料滾壓拋光是一個冷加工過程，可以改變材料表面殘余應力和粗糙度狀態，提高零件疲勞壽命，可用于提高長期服役于循環應力工況下金屬零件，如航空發動機風扇及壓氣機葉片、飛機機身結構件、齒輪傳動系統、榫頭榫槽結合部位等零件的抗疲勞性能。

噴丸強化，是將無數小圓形稱為鋼丸的介質高速且連續噴射，捶打到零件表面，使工件表面材料發生彈塑性變形并呈現殘余壓應力。因為當每顆鋼丸撞擊金屬零件上，宛如一個微型棒捶敲打表面，捶出小壓痕或凹陷。無數凹陷重疊形成均勻的殘余壓應力層。最終，零件在壓應力層保護下，極大程度地改善了抗疲勞強度，延長了安全工作壽命。

噴丸強化費用低，但是噴丸強化不能獲得更高的表面加工精度，不能獲得更深的殘余壓應力層，另外也不能獲得準確的壓應力區域。目前孔擠壓、滾壓強化能獲得比較光滑的表面，但擠壓、滾壓對待強化的表面和設備條件要求高，只能針對規則的回轉面進行，并且擠壓的芯棒或者圓棒要與被擠壓面密切配合，不然影響滾壓效果。

本發明的目的：

提出一種新的費用低、易操作、低阻力的滾壓拋光方法，是利用高壓液體壓力下球體在金屬表面滾動或滑動，達到強化和拋光金屬材料表面的工藝和設備來提高零件特定區域的表面粗糙度和殘余應力狀態，從而提高零件的疲勞壽命。

本發明的優點：

在較大跳動范圍內，由于球在上下移動過程中保持壓力不變，滾壓頭自適應型面，無需要求加工面是很規則的平面或者回轉面；壓力由液體壓力和球直徑決定，可靈活調節；滾壓頭的移動阻力很小，液壓懸浮下阻力幾乎可以忽略，只是擠壓面的球滾動阻力；對特殊型面可以采用對稱球擠壓方式實現力的平衡，加工頭完全自適應型面；加工后表面既能達到拋光效果，起到表層致密的擠壓作用，還能獲得表面殘余壓應力提高疲勞性能。

可便捷的實現對特定區域進行強化處理。高效、費用低，可用于很多情況下復雜表面，簡單的機械手的力量和精度就可以滿足該專利方案的加工要求，就可以持加工頭對金屬表面進行加工。

發明內容：

本專利有別于噴丸強化和滾壓強化，是一種低阻力滾壓拋光強化方法，是將高強度、高硬度的滾壓頭球體置于滾壓頭腔體內，滾壓頭腔體一頭與小于滾壓頭球體直徑的高壓液體管相連，滾壓頭腔體另一頭尺寸略大于滾壓頭球體，滾壓頭球體可自由滾動和滑動，利用具有潤滑作用的高壓液體(水溶液、油或者其它溶液)以MPa以上大壓強作用在滾壓頭球體一面(如鋼球、玻璃球、陶瓷球或其他硬度強度超過待加工零件的材料)上，滾壓頭球體另一面與金屬材料點接觸產生更高壓力以達到金屬塑性變形的程度，驅動滾壓頭腔體移動帶動滾壓頭球體運動(滾動或滑動)，滾壓頭球體在金屬材料表面滾動完成拋光和強化。由于滾壓頭球體在滾壓頭腔體內高壓液體壓力和潤滑下可以靈活串動，所以即使滾壓頭腔體運動軌跡與待加工金屬材料表面有球半徑量級的間隙誤差，也能保證一直有同等的壓力作用在被擠壓面上，實現滾壓頭球體在半徑量級(如毫米量級)跳動范圍內自適應型面拋光強化。滾壓頭腔體移動時的阻力也是液壓懸浮狀態下的球體動阻力，因此阻力很小。通過改變高壓液體壓力和滾壓頭球體的半徑適應不同壓力的滾壓拋光和強化。通過對滾壓頭腔體的移動進行數字控制可實現滾壓拋光強化的數字控制。

本專利在以上基礎上進一步采用多點對稱設計方案一例(8)的滾壓頭腔體，從而使反推力平衡，滾壓頭球體在滾壓頭腔體內上對稱分布，滾壓拋光強化時只需驅動工作臂在滾壓頭腔體內的對稱面(7)上移動。

本發明的工作原理：