[發明專利]通過使用振動對燒結體進行表面硬化的方法

有效

• 申請號: 201380014067.4
• 申請日: 2013-03-07
• 公開（公告）號: CN104203458B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 邁克爾·卡蓬特;薩拉·蓋根;尤金·基翁;簡·史密斯
• 申請（專利權）人: 山特維克知識產權股份有限公司
• 主分類號: B22F3/00
• 分類號: B22F3/00;B22F3/24
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 郭國清;穆德駿

技術領域

本發明涉及一種對包含硬質相和粘結相的多個燒結體(sintered?body)進行表面硬化的方法，其中所述方法包括如下步驟：將所述坯體(body)放入容器中并由此形成由所述容器和其中的所述坯體限定的體系，使得所述坯體移動并相互和與所述容器的內壁發生碰撞。

背景技術

將由包含硬質相和粘結相的燒結材料制成的組件用于寬范圍的應用中，例如用于在磨蝕條件下經歷極端磨損的組件中。在油、氣和采礦工業中，其為幾種重要組件，從鉆頭到普通磨損部件中通常使用的材料。這種組件最重要的材料性質是高表面硬度和高韌度的組合。優選地，外表面顯示高硬度以抵抗磨料磨損，且坯體的核心顯示高韌度以承受沖擊損傷。

硬質合金是在通常鈷和/或鎳的粘結相中包含碳化鎢粒子的這種材料的實例。所述制造通常包括如下步驟：將WC和Co的粉末進行混合并濕磨成漿料，對所述漿料進行噴霧干燥，和將所述噴霧干燥的粉末的坯體壓制成期望的形狀。將壓制的坯體進行燒結以形成硬質合金的致密體。所述燒結體由于尺寸公差(dimension?tolerance)而可以研磨或機械加工成其最終的尺寸。

燒結的硬質合金體的表面能夠通過表面硬化法進行處理以提高坯體的耐磨性。常規地，通過例如振動滾揉(tumbling)、離心滾揉或噴丸加工來應用這種表面處理。表面處理方法的另一個實例是在US2005/0053511和US?2010/0075122中公開的階梯流(cascading)。

這些已知的表面硬化處理是以坯體外表面的機械沖擊或變形為基礎的，從而在表面處和在表面緊下面處形成機械硬化或加工硬化區域。在變形期間，位錯在材料中移動并形成新位錯，且位錯相互鎖定，由此實現了硬度的增大。

發明概述

本發明的目的是提供一種對包含硬質相和粘結相的燒結體進行表面硬化的方法，所述方法比現有技術具有更高的時間和能量效率。另一個目的是提供一種表面硬化方法，所述方法提供比現有技術具有更高硬度水平的表面區域。還另一個目的是提供一種表面硬化方法，與現有技術相比，所述方法在坯體表面下面的更大深度處提供硬度增加。還另一個目的是提供比現有技術更大的韌度。

通過根據權利要求1所述的方法和根據權利要求12所述的坯體實現這些目的。優選的實施方案公開在從屬權利要求中。

本發明涉及一種對包含硬質相和粘結相的多個燒結體進行表面硬化的方法。所述方法包括如下步驟：將坯體放置在容器中，由此形成包含所述容器和其中的所述坯體的體系，通過利用所述體系的機械共振頻率使得所述容器振動而使得所述坯體移動并相互和與所述容器的內壁發生碰撞。

根據本發明的方法的一個優勢是實現表面硬化效果所需要的處理時間短。另一個優勢是，與先前已知的方法相比，所述方法導致更大的硬度增加和在更大的深度處的硬度增加。而且，利用所述體系的共振頻率提供能耗低的優勢。

本發明的坯體可具有任何形狀，例如鉆頭刀片(insert)的形狀。

以包封待處理坯體的方式布置所述容器。所述容器包含壁和優選可關閉的開口，通過所述開口所述坯體能夠在處理之前裝載并在處理之后卸載。所述容器可具有例如具有封閉的底部和可關閉的頂部的圓筒型形狀。可關閉的頂部在將坯體裝載入容器期間打開，并在表面硬化方法期間關閉。所述容器可在其內壁上設置有內襯，所述內襯是由例如使得坯體與容器壁之間的碰撞更偏向彈性碰撞的材料制成。內襯可例如由聚合物材料或其它合適材料例如鋼材制成。

由容器和其中的坯體限定的體系可包含不同形狀或尺寸的坯體，且其還可包含在處理期間包圍坯體的介質例如氣體或液體。

所述坯體可以以允許其在處理期間可自由移動的方式布置。或者，在處理期間可以將一些坯體固定到容器的壁且一些坯體自由移動，由此能夠僅在選擇的區域對固定的坯體進行處理。

在一次處理期間容器中坯體的合適數目由本領域普通技術人員調適。與更小設備中的小容器相比，更大設備中的大容器當然能夠具有更高的坯體數。所述設備優選以用于特定載荷的方式設計并優選不超載。容器中的自由體積需要足夠大以為坯體提供空間，以在碰撞之前加速。如果在處理期間在容器中存在太少的坯體，則由于碰撞頻率較低且處理量(throughput)較低而導致處理的時間效率較低。如果容器中的坯體太多，則由于加速路徑的平均長度短而造成工藝的效率較低。如果僅使得各個坯體加速非常短的距離，則每次碰撞的能量相對低。越大的坯體需要越大的容器。優選使得工作負荷相對于體系容量最佳。