[實用新型]用于材料表面改性的多凸點沖頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420109762.0
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN203890404U
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 滕誠信;孫永兵;李騰飛;張磊;李禎;劉志波;張元彬
• 申請（專利權(quán)）人: 山東建筑大學
• 主分類號: C21D7/04
• 分類號: C21D7/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種材料表面改性裝置，特別是涉及一種用于材料表面沖擊改性的沖頭。

背景技術(shù)

很多金屬機械零部件的失效破壞常常源于金屬材料表面，如材料表面的磨損、腐蝕，或表面疲勞裂紋的產(chǎn)生，特別是對于一些焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，由于焊接技術(shù)本身所固有的集中加熱和快速冷卻過程，以及需要添加焊接材料的特點，造成焊接接頭與母材相比組織及性能的不均勻性，這種不均勻使焊接接頭成為結(jié)構(gòu)服役環(huán)境下的薄弱環(huán)節(jié)。另外，焊接接頭往往存在著焊接殘余拉應力和應力集中，降低了焊接接頭的疲勞強度，使其成為疲勞斷裂的源頭。提高焊接接頭材料的表面性能，消除焊接殘余拉應力，對于延長產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的使用壽命具有重要意義。

對材料進行表面改性處理，可以使焊接接頭表面材料的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，細化晶粒，提高焊接接頭的表面硬度，改變殘余應力狀態(tài)，消除應力集中，使殘余拉應力轉(zhuǎn)變?yōu)闅堄鄩簯ΓM而提高焊接接頭處的抗疲勞斷裂性能。在不改變材料表面成分的條件下，常用的材料表面改性方法有表面熱處理、高能噴丸、機械研磨、激光噴丸等，其中高能噴丸、機械研磨、激光噴丸的基本原理都是利用微細顆粒(或激光沖擊波)對材料表面進行反復沖擊，通過使表面層金屬發(fā)生反復塑性變形而產(chǎn)生晶粒細化，從而提高材料表面性能。但是，這些傳統(tǒng)的表面改性方法需要專用設(shè)備，設(shè)備結(jié)構(gòu)復雜，成本較高，應用范圍受到限制。

本實用新型設(shè)計一種用于材料表面改性的沖頭，安裝在通用沖擊鉆、電錘或其他沖擊設(shè)備上，便能夠?qū)Σ牧媳砻孢M行改性處理。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型提供一種用于材料表面改性的多凸點沖頭，安裝于沖擊發(fā)生裝置，用于對材料表面進行改性處理。

本實用新型的沖頭包括夾持端和沖擊端，夾持端采用與市售沖擊鉆頭相同的標準的兩坑兩槽式或四坑式，與沖擊發(fā)生設(shè)備(沖擊鉆、電錘或?qū)ｉT設(shè)計的沖擊設(shè)備)的夾緊裝置配套，便于沖頭的安裝夾緊；沖擊端為圓柱狀，其直徑可以與夾持端相同，也可以不同，沖擊端的端面均勻分布著多個凸點，利用凸點對材料表面進行沖擊改性。沖頭的夾持端和沖擊端同軸，可以為整體制造的一體式，也可以采用分體式，分別制造后再通過焊接或機械連接方法組裝為一體。

本實用新型的沖頭安裝在沖擊鉆、電錘或其他沖擊發(fā)生設(shè)備上，利用沖頭沖擊端的凸點對材料表面的沖擊作用以及由于沖頭旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的對材料表面的摩擦剪切作用，對材料表面進行改性處理，提高材料表面性能。

端面采用多凸點的有益作用，一是實現(xiàn)多點同時沖擊，提高沖擊效率；二是多凸點均勻分布，偏離沖頭軸線的凸點與材料表面接觸時，由于沖頭在不斷旋轉(zhuǎn)中，凸點與材料表面產(chǎn)生相對滑動摩擦，凸點對材料表面有剪切作用，有利于改善表面晶粒形狀和方向。沖擊和剪切的綜合作用更有利于在表層獲得細小的等軸晶，改善表面性能。另外，對焊接接頭材料表面的沖擊及摩擦剪切作用，能夠消除應力集中和焊接殘余拉應力，并在表面層獲得壓應力，提高接頭抗疲勞性能。

沖頭沖擊端圓柱體直徑范圍為10～40mm，凸點可以是半球，也可以是球冠，凸點圓弧半徑范圍為2～5mm，具體尺寸及凸點數(shù)量根據(jù)沖擊設(shè)備沖擊力大小和被沖擊材料的種類進行選擇。沖擊端端面上的凸點通過機械加工方法形成，或者利用焊接等連接方法在沖擊端圓形端面上裝配上多個球冠體形成凸點。

附圖說明

圖1為本實用新型沖頭實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1為夾持端(采用兩坑兩槽式)，2為沖擊端。

圖2為圖1所示A-A剖視圖。

圖3為圖1所示沖頭沖擊端端面上凸點分布狀態(tài)示意圖。

圖4為本實用新型沖頭實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1為夾持端(采用四坑式)，2為沖擊端。

圖5為圖4所示A-A剖視圖。

圖6為圖4所示沖頭沖擊端端面上凸點分布狀態(tài)示意圖。

具體實施方式

實施例1

用于材料表面改性的多凸點沖頭的結(jié)構(gòu)如附圖1所示，沖頭包括夾持端1和沖擊端2，夾持端與沖擊端分別制造，通過焊接連接為一體。夾持端采用標準的兩坑兩槽式(圖2為夾持端剖面圖)，沖頭沖擊端2圓柱體直徑大于夾持端直徑，端面上均勻分布著多個凸點，凸點分布示意圖如附圖3所示。本實施例的沖頭端面直徑大，凸點數(shù)量多，安裝于沖擊力較大的沖擊設(shè)備，或者用于強度較低的材料的表面改性。沖擊端的凸點通過機械加工方法形成，或者利用焊接等連接方法在沖擊端圓形端面上裝配上球冠體形成凸點。