[發明專利]對鎂合金進行機械研磨的裝置及基于該裝置的研磨方法

在審

• 申請號: 201510039589.0
• 申請日: 2015-01-26
• 公開（公告）號: CN104647189A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 劉文才;吳國華;丁文江
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海輕合金精密成型國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: B24B31/06
• 分類號: B24B31/06;B24B41/06;B24B31/12;B24B31/14
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及一種鎂合金表面處理技術領域的方法及裝置，具體的說，涉及的是一種鎂合金高溫表面機械研磨方法及裝置。

背景技術

金屬材料(如鎂合金)性能與其結構密切相關，材料的某些失效方式特別是疲勞斷裂對其表面狀態非常敏感，失效大多從表面、表面層或表面下層開始，尤其是在應力集中部位，因此表面結構狀態直接影響材料使用壽命。為了延長材料的使用壽命和滿足特殊環境的使用要求，通過提高材料表面性能從而提高材料整體性能成為關鍵。基于此，人們探索了多種提高金屬材料抗失效性能的方法，表面機械研磨就是其中之一，其工作原理是在外加載荷作用下，金屬材料表面粗晶結構通過強烈塑性變形而逐漸細化至納米量級，并在亞表面曾產生殘余壓應力，引起表面形變強化。表面機械研磨已在鋼鐵和銅合金中獲得了系統研究，并取得了很好的效果。另外，T.Roland等在《Scripta?Materialia》(材料快報)2006年第54期1949-1954頁上發表的Fatigue?life?improvement?through?surface?nanostructuring?of?stainless?steel?by?means?of?surface?mechanical?attrition?treatment(表面機械研磨改善不銹鋼的疲勞壽命)研究了表面機械研磨對316L不銹鋼疲勞行為的影響，結果表明，表面機械研磨使316L不銹鋼的高周疲勞強度提高了21％。不過，迄今為止，關于表面機械研磨處理鎂合金的研究還非常少，這主要與鎂合金的晶體結構有關，多數鎂合金具有密排六方晶體結構，對稱性低，室溫滑移系少，冷加工成形困難。低于498K時，多晶鎂的塑性變形僅限于基面滑移和孿生，鎂合金變形時由于只有三個幾何滑移系和兩個獨立滑移系，當變形量較大時沿孿生區域(尤其在壓縮時)或沿大晶粒的基面產生局部穿晶斷裂，從而使鎂合金的冷變形僅限于中等變形。而在高于498K時，鎂合金的附加滑移面和啟動，有利于變形，塑性得以改善，易于成形加工。因此，若在高溫條件下對鎂合金進行表面機械研磨處理，即高溫表面機械研磨，可望更有效地提高其抗失效性能。

但在對鎂合金軸類標準試樣進行高溫表面機械研磨處理時，還存在以下兩個問題：1、如何夾持軸類試樣；2、如何對軸類試樣進行均勻加熱。

經對現有技術的文獻檢索發現，中國發明專利為ZL200510053894.1，授權公告號為CN1668143B，該專利提供了一種工件加熱裝置，該裝置采用高頻感應，可對多種尺寸，形狀的工件，按照多個連續的方式進行加熱，通用性較高。但該裝置沒有裝卡軸類試樣且可旋轉的夾具，無法使鎂合金得到均勻表面機械研磨，且該裝置結構復雜，體積大。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中的缺陷，提供一種鎂合金高溫表面機械研磨方法，并發展了一種實現該方法的裝置，設計加熱溫度范圍為0～400℃，即在高溫加熱爐里對鎂合金軸類試樣進行表面機械研磨，在試樣表面產生更大的殘余壓應力，從而更大幅度地提高鎂合金的疲勞性能。該裝置結構簡單，加熱效率高，溫度均勻性好，能方便地夾持軸類標準試樣，特別適于對輕金屬如鎂合金進行高溫表面機械研磨處理。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一方面，本發明提供了一種對鎂合金進行機械研磨的裝置，其包括平臺、處理箱、電動機、電控制裝置和振動發生器，所述振動發生器和電動機均設置于平臺上，所述控制裝置設置于處理箱的外側壁，所述處理箱設置于振動發生器的表面，處理箱的側壁內嵌設有電加熱元件，處理箱的內部填充有彈丸，所述側壁中穿設有轉動軸，所述轉動軸上固設有軸類試樣夾具，所述電動機與通過主動輪、從動輪和傳動皮帶帶動轉動軸的轉動，所述電控制裝置與電加熱元件電聯接。

作為優選方案，所述電控制裝置包括壓電陶瓷片、壓電陶瓷片分壓電阻、定溫雙金屬片溫度控制器、發光二級管、發光二級管分壓電阻和電源線，所述壓電陶瓷片和壓電陶瓷片分壓電阻串聯后與定溫雙金屬片溫度控制器并聯后，再與發光二極管和發光二極管分壓電阻串聯。

作為優選方案，所述電動機上電連接有一個調頻器。

作為優選方案，所述處理箱的側壁和底部均由內向外依次設置的金屬板層、絕熱板層和絕熱橡膠層組成。

作為優選方案，所述彈丸為摩氏硬度大于10的球形彈丸。

作為優選方案，所述彈丸為陶瓷丸。

另一方面，本發明還提供了一種基于本發明所述的對鎂合金進行機械研磨的裝置的鎂合金研磨方法，其包括如下步驟：

將彈丸和軸類鎂合金試樣放入處理箱中，鎂合金試樣固定在軸類試樣夾具里；