[發(fā)明專利]利用高頻沖擊技術(shù)優(yōu)化金屬表面性能的加工方法

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• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN110358992A
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹建華;邱召華;夏洪偉
• 申請（專利權(quán)）人: 山東聚億能智能科技有限公司
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18;C21D7/04
• 代理公司: 濰坊博強(qiáng)專利代理有限公司 37244
• 代理人: 宮克禮

本發(fā)明公開了一種利用高頻沖擊技術(shù)優(yōu)化金屬表面性能的加工方法，采用高頻振動發(fā)生器產(chǎn)生高頻振動，并通過換能器與變幅桿傳遞至滾珠，使?jié)L珠產(chǎn)生高頻的機(jī)械振動，滾珠在高頻的機(jī)械振動作用下高速沖擊加工工件表面，連續(xù)沖擊后，加工工件的金屬表面發(fā)生劇烈的塑性變形，從而改變了金屬表面的微觀形貌；通過高頻沖擊金屬表面，實現(xiàn)了金屬表面晶體的重塑，消除了金屬表面晶體缺陷，提高了摩擦工作面的潤滑性能與抗磨性能，有利于縮短磨合周期、降低潤滑油損耗，提高產(chǎn)品壽命等，本發(fā)明還具有操作便捷、工藝簡單等優(yōu)點，加工后金屬表面粗糙度質(zhì)量較高，提高了加工效率，適合大規(guī)模的生產(chǎn)加工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬表面加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用高頻沖擊技術(shù)優(yōu)化金屬表面性能的加工方法。

背景技術(shù)

上世紀(jì)70年代之前，業(yè)界認(rèn)為相對高速摩擦運動的表面越光滑越好，最好呈鏡面，故對相對摩擦表面多只提有較高的光潔度要求。例如，缸套內(nèi)表面圖紙只標(biāo)注光潔度▽9。然而只有如鏡面的表面，沒有儲油空間，不能存儲潤滑油，潤滑條件并非良好，不能適應(yīng)相對摩擦運動速度的提高，易產(chǎn)生零件拉傷、頻發(fā)卡死故障、零件過早報廢等問題。

上世紀(jì)70-80年代，在汽車工業(yè)中，人們開始認(rèn)識到表面并不是越光滑越好，而是應(yīng)在一定程度上有一定深度溝槽用以儲油，而且微觀輪廓的突峰應(yīng)在一定程度上予以削平，為此上海內(nèi)燃機(jī)研究所專門制定了ZBJ92011-89《內(nèi)燃機(jī)氣缸套平臺珩磨網(wǎng)紋技術(shù)規(guī)范及檢測》(現(xiàn)行JB/T5082.7-2011《內(nèi)燃機(jī)氣缸套平臺珩磨網(wǎng)紋技術(shù)規(guī)范及檢測方法》)。

隨著制造業(yè)的發(fā)展，社會對產(chǎn)品的性能要求越來越高，越來越多的摩擦表面采用RK系列特性參數(shù)控制表面微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)，更有利于提高摩擦工作面的潤滑性能、抗磨性能、有利于縮短磨合周期、降低潤滑油損耗，提高產(chǎn)品壽命。因此，目前亟需一種優(yōu)化零件表面性能的加工方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種操作便捷、工藝簡單、通過改變金屬表面微觀形貌來優(yōu)化金屬表面性能、且效率較高、穩(wěn)定性較好的利用高頻沖擊技術(shù)優(yōu)化金屬表面性能的加工方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：利用高頻沖擊技術(shù)優(yōu)化金屬表面性能的加工方法，包括以下步驟：

步驟一、調(diào)整換能器上的滾珠與加工工件的相對位置，使得所述滾珠與所述加工工件的待處理金屬表面接觸；

步驟二、控制所述滾珠與所述加工工件的相對位置、運動形式、運動速度，選擇高頻振動的頻率、振幅、功率，所述滾珠連續(xù)沖擊所述加工工件的金屬表面；

步驟三、滾珠連續(xù)沖擊所述加工工件的金屬表面后，所述加工工件的金屬表面發(fā)生劇烈的塑性變形，從而實現(xiàn)改變金屬表面的微觀形貌、實現(xiàn)金屬表面晶體的重塑、消除金屬表面晶體缺陷。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述滾珠加工時，滿足以下參數(shù)：所述滾珠的振動功率為100-1200W，所述滾珠的振動頻率為20-40kHz，所述滾珠的振幅為3-50μm，所述滾珠工作面的曲率半徑為1.5-120mm。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述滾珠相對于金屬表面線速度滿足且0≤v_x≤2fr，其中r和h分別是單次沖擊后形成的凹坑半徑和連續(xù)沖擊后表面形成凸臺的高度；當(dāng)0≤v_x≤2fr時，v_x應(yīng)該確保相鄰兩個沖擊凹坑之間有足夠的相對重疊度L，其中λ為兩個相鄰凹坑的間距，以實現(xiàn)局部塑性變形的積累。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述滾珠的相對線速度為1-500m/min。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，兩個相鄰凹坑的間距λ相等。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述滾珠的振動功率為500-1000W，所述滾珠的振動頻率為21-24kHz。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述滾珠的振幅為8-20μm。