[發明專利]用于處理金屬結構的表面的裝置和方法

有效

• 申請號: 201410720455.0
• 申請日: 2014-12-02
• 公開（公告）號: CN104975245B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 李瑩;呂堅
• 申請（專利權）人: 香港城市大學
• 主分類號: C22F1/00
• 分類號: C22F1/00;C21D7/06
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 李雪;黃志興

本發明涉及用于處理表面的裝置和方法。所述裝置包括用于支撐具有內表面的結構的平臺；至少一個鄰近所述內表面的球體；以及具有至少一個反彈表面的反彈部件；其中，所述至少一個球體適于被振動裝置激勵而運動并且與所述內表面和所述反彈表面碰撞，由此產生對所述內表面的沖擊。

技術領域

本發明涉及用于處理金屬結構的表面的裝置和方法。具體但非唯一地，本發明涉及用于處理管狀金屬結構的表面的裝置和方法。

背景技術

管狀金屬結構廣泛地應用于包括制造業和建筑業在內的行業中，用于承載負荷或者提供支撐。人們致力于改善這些管狀金屬結構的強度從而提高管狀金屬結構的安全性和穩定性。管狀金屬結構強度的提高同樣有助于將龐大和笨重的金屬管道替換成小型和較輕的管道，從而減小由此形成的產品或者結構的總體尺寸和重量。

表面處理或者表面加工是一種改善結構(特別是金屬結構)強度的實用的方法。在1999年，表面機械研磨處理(SMAT)的加工方法首先由K.Lu和J.Lu提出，并且從那時起這種加工方法在該領域逐漸引起了人們更多的興趣。SMAT是一種能有效地在金屬表面產生納米晶結構層的方法。將具有光滑球形表面的，由不銹鋼、碳化鎢和陶瓷等材料制成的球體與金屬樣品一起放置于工作腔室中進行表面處理。所述球體被振動器激勵從而開始運動，所述樣品在很短的時間內被快速移動的球體反復碰撞。每次碰撞產生的沖擊能夠在金屬樣品的表面形成具有高應變率的塑性變形。這些從不同方向反復施加于樣品表面的高應變率的沖擊導致了大量的塑性變形和晶粒細化，在整個樣品表面上晶體逐步地達到納米級別，因此被處理樣品表面的強度顯著提高。

SMAT在提高平板結構表面或者管狀結構外表面的強度等方面的能力已成功獲得驗證。然而，如何對管狀結構的內表面進行處理仍然沒有得到解決，從而影響管狀結構處理的能力和被處理結構的強度。因此，人們還在不斷尋求簡單有效的處理管狀結構內表面的方法。

發明內容

根據本發明的第一個方面，提供一種用于處理表面的方法，包括步驟：將具有內表面的結構支撐于平臺上，設置至少一個鄰近所述內表面的球體，將反彈部件設置于鄰近所述內表面的位置，其中，所述至少一個球體適于被振動裝置激勵而運動并且與所述內表面及所述反彈部件碰撞，由此產生對所述內表面的沖擊。

在所述第一方面的實施方式中，所述反彈部件的至少一部分設置于所述結構中。

在所述第一方面的實施方式中，所述振動裝置位于所述平臺下方。

在所述第一方面的實施方式中，所述振動裝置至少部分地位于所述結構中。

在所述第一方面的實施方式中，所述結構位于能夠使該結構的中心軸線垂直于所述平臺的位置。

在所述第一方面的實施方式中，所述結構的所述中心軸線設置為平行于所述反彈部件的縱向軸線。

在所述第一方面的實施方式中，所述結構與所述反彈部件同軸設置。

在所述第一方面的實施方式中，所述結構、所述反彈部件和所述振動裝置同軸設置。

在所述第一方面的實施方式中，所述結構為管狀結構。

在所述第一方面的實施方式中，所述反彈部件包括沿圓周地鄰接所述結構的所述內表面的圓形的側壁。

在所述第一方面的實施方式中，所述反彈部件包括至少一個向下延伸并且從所述圓形側壁向內漸縮的傾斜的壁面，所述至少一個傾斜的壁面適于與所述球體碰撞。

在所述第一方面的實施方式中，所述反彈部件的至少一部分為錐臺形。

在所述第一方面的實施方式中，所述結構由金屬或者金屬合金制成。