[發明專利]一種基于金屬箔材通電蒸發實現的工件表面強化工藝

在審

• 申請號: 201910568600.0
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN112143865A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 才勝;宋正河
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: C21D7/06
• 分類號: C21D7/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種基于金屬箔材通電蒸發實現的工件表面強化工藝，通過電容器(4)放電產生電流，使電流通過金屬箔材(5)并對它進行加熱，金屬箔材的溫度達到蒸發點并被蒸發后，產生的氣體和等離子體向外膨脹，提供瞬時壓力。產生的氣體和等離子體直接沖擊在絕緣板(6)上，產生的沖擊波隨后在絕緣板與工件(7)中進行傳播，導致工件發生塑性變形，在表面形成壓應力強化層。氣體和等離子體迅速沖擊絕緣板產生的沖擊波在工件中傳播，引起工件發生塑性變形，形成比噴丸處理更強的殘余壓應力以及更深的表面強化層。根據工件的不同形式，該工藝可以提高工件機械強度以及耐磨性、抗疲勞和耐腐蝕性，也可去除工件表面的氧化皮、鐵銹、型砂及舊漆膜。

技術領域

本發明屬于材料學領域，尤其涉及一種基于金屬箔材通電蒸發實現的工件表面強化工藝。

背景技術

在金屬加工過程中，噴丸處理是是減少零件疲勞，提高壽命的有效方法之一，噴丸處理就是將高速彈丸流噴射到零件表面，使零件表層發生塑性變形，而形成一定厚度的強化層，強化層內形成較高的殘余應力，由于零件表面壓應力的存在，當零件承受載荷時可以抵消一部分應力，從而提高零件的疲勞強度。由于噴丸處理可以提高零件機械強度以及耐磨性、抗疲勞和耐腐蝕性，因此被廣泛應用于長期服役于高應力工況下的金屬零件，如飛機引擎壓縮機葉片、機身結構件、汽車傳動系統零件等。但是噴丸處理的工作環境較差，單位產量低，工作效率相對較低。提高表面強化效果和工作效率是金屬工件表面強化工藝的研究重點和發展方向。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種通過金屬箔材通電蒸發實現的工件表面強化工藝。該種表面強化工藝可以在工件表面形成比噴丸工藝更強的殘余壓應力，而且強化層的厚度更大，從而進一步提高了金屬工件的力學性能。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種工件表面強化工藝，其特征在于利用蒸發箔材產生的氣體和等離子體壓力對工件表面進行沖擊，包括以下步驟：

通過電容器放電產生電流，電流流經電路中的金屬箔材；

產生的電流使金屬箔材的溫度升高，直至達到其蒸發點，最終使得金屬箔材蒸發；

金屬箔材蒸發產生的氣體和等離子體向外膨脹，提供瞬時壓力，對金屬工件進行沖擊，其中，金屬箔材與工件之間設置有絕緣板，使得金屬箔材蒸發后產生的氣體和等離子體與工件彼此隔開，金屬箔材在最下面，絕緣板在金屬箔材上面，工件在絕緣板上面，金屬箔材蒸發產生的氣體和等離子體直接沖擊在所述絕緣板上，產生的沖擊波隨后在絕緣板與工件中進行傳播，導致工件發生塑性變形，在表面形成壓應力強化層。

優選地，所述金屬箔材的材質可以為鋁、銅、鎂、銀、鋼、鐵、鋰、金幾種材質中的任意一種。

優選地，所述絕緣板材料為聚氨酯，硬度范圍是：50Shore A-90Shore A,下基板材料為陶瓷。

優選地，所述電容器(4)的充電能范圍是100J-200kJ,產生的電流幅值范圍是：1kA-500kA。

本發明的有益效果是：金屬箔材通電蒸發產生的氣體和等離子體迅速沖擊絕緣板產生的沖擊波，可以在工件表面形成比噴丸處理更強的殘余壓應力以及更深的強化層，從而導致工件更優越的力學性能，包括疲勞強度、機械強度以及耐磨性等。此外，該工件表面強化工藝也可作為表面涂覆前的一種清理方法，去除工件表面的氧化皮、鐵銹、型砂及舊漆膜。

附圖說明

圖1為本發明的電路原理圖；

圖2是本發明的模具構造圖；

圖3是本發明的完整構造圖；

其中，1.電感器，2.開關，3.電阻器，4.電容器，5.金屬箔材，6.絕緣板，7.工件，8.凹模，9.下基板，10.上基板，11.螺栓，12.螺栓。