[發明專利]一種實現棒料表層梯度納米化的電流輔助滾壓加工裝置

有效

• 申請號: 201911098965.8
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN110695610B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 呂知清;占樂;張恒
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B23P9/02
• 分類號: B23P9/02;B23P25/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李洪福

一種實現棒料表層梯度納米化的電流輔助滾壓加工裝置，包括機架組件和一端固定在機架組件底部上表面的升降機構，以及固定在機架組件上部區域中心處的棒料旋轉機構，且所述機架組件的頂部還設置有滾壓機構，所述滾壓機構位于棒料旋轉機構的圓周外側，且滾壓機構與棒料旋轉機構的軸心重合。本發明將滾壓加工技術與電流相結合，在加工的棒料表層發生塑性變形過程中施加電流，改善了棒料的成形能力，降低了流動應力，加工棒料表層獲得梯度納米結構，棒料的硬度、強度和耐磨性得到進一步提高，工件的綜合性能得到能夠進一步提升，有效延長使用壽命，并且本發明結構簡單，能夠在很大程度上降低生產成本，具有非常理想的技術效果。

技術領域

本發明涉及滾壓加工實現金屬材料表層納米化及電流輔助成形領域，尤其涉及一種實現棒料表層梯度納米化的電流輔助滾壓加工裝置。

背景技術

目前，金屬材料表面形成納米化的方法有：表面機械研磨處理方法、滾壓方法、表面機械碾壓方法。滾壓加工就是利用滾壓刀具對工件表面施加一定的壓力，工件表面反復產生強烈的塑形變形，從而達到表層晶粒細化的目的，能夠有效地提高材料的強度和硬度。同時，工件的耐磨性能得到改善，提高了工件的疲勞強度。滾壓加工是一種無切屑的塑形加工方法，但是，普通的滾壓加工方法可能使工件表面形成納米晶體結構，但不能使工件表面形成梯度納米結構，只是獲得變形組織和亞微米尺寸晶粒，細化的深度較小，工件的強度和硬度提高了，而塑形和韌性下降了，工件表面的光潔度也不夠好，材料性能的提升有限。限制了納米結構材料的應用和發展，納米化處理之后時間越長，材料的抗腐蝕能力也會隨之下降，使用壽命降低，成為越來越多技術人員亟待解決的問題。為了適應現代制造業的需求，在降低生產成本同時也要提高工件表面質量，越來越多的開發人員選擇電流輔助成形，應用于機械加工制造業中。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種應用電流輔助成形技術與滾壓加工技術相結合，利用電流輔助成形的電致塑形效應，提高工件的塑性成形能力，降低工件的流動應力，以解決普通的滾壓加工工件表層無法獲得梯度納米化結構以及單球滾壓和單輪滾壓容易使工件變形等問題的一種實現棒料表層梯度納米化的電流輔助滾壓加工裝置。

本發明采用的技術方案如下：

本發明所提出的一種實現棒料表層梯度納米化的電流輔助滾壓加工裝置，所述裝置包括機架組件和一端固定在機架組件底部上表面的升降機構，以及固定在機架組件上部區域中心處的棒料旋轉機構，且所述機架組件的頂部還設置有滾壓機構，所述滾壓機構位于棒料旋轉機構的圓周外側，且滾壓機構與棒料旋轉機構的軸心重合。

所述機架組件包括凹形固定板和分別設置在凹形固定板上端部四角上方的豎向導軌，及設置在凹形固定板下表面四角的底座，以及四角分別與豎向導軌滑動連接的矩形工作臺，所述凹形固定板上表面中部區域設置有若干立柱，所述立柱的上端部之間固定有圓環架，且所述矩形工作臺中部區域設置有與立柱位置和大小對應的限位孔。

所述升降機構包括設置在凹形固定板上表面四角內側的渦輪箱和分別與渦輪箱連接的豎向絲杠，以及分別設置在前后兩側渦輪箱之間的傳動組件，所述絲杠的上端部分別穿過矩形工作臺上對應設置的限位孔，且所述絲杠與矩形工作臺下表之間通過套筒連接。

所述棒料旋轉機構包括設置在矩形工作臺上表面中部區域的矩形絕緣板和固定安裝在絕緣板上表面且圓周外側設置有接線柱的法蘭盤，及轉動連接在法蘭盤上表面的過渡盤，以及固定安裝在過渡盤上表面的四爪卡盤，所述過渡盤軸心處通過傳動軸和錐齒輪與電機連接，且該與過渡盤連接的傳動軸采用絕緣軸，所述電機由安裝在矩形工作臺下表面的限位箱進行固定。

所述滾壓機構包括與四爪卡盤的卡爪相對應的氣缸和安裝在氣缸活塞桿前端部的刀具，所述刀具的前端內部安裝有硬質合金球，所述氣缸的后端部通過絕緣件固定安裝在圓形架的上表面，且所述氣缸的前端螺母上設置有接線柱。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果：