[發明專利]脈沖磁場多位向批量再制造高性能刀具的生產線及其方法

在審

• 申請號: 202010087162.9
• 申請日: 2020-02-11
• 公開（公告）號: CN111074062A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 劉劍;費翰霖;陳喆;張琳
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.本發明提供了一種脈沖磁場多位向批量再制造高性能刀具的生產線及其方法；其特征在于：該生產線由以下幾個模塊構成磁場發生器（4）（產生可控交變磁場）、機器人手臂（5）、傳送帶（2），數字磁場控制平臺（6）、退磁模塊（1）、冷卻循環系統（3）（冷卻水箱、泵）。

2.根據權利要求1所述的磁場發生器，其特征在于采用雙扼結構（形成閉合磁路），由動鐵芯（4-2）、固定鐵芯（4-3）、線圈（4-1）組成，動、定鐵芯組成磁場氣隙由數字控制平臺（6）調節，刀具由機器人手臂（5）拿起放置于磁極下方，刀具與磁場的相對位相由機器人手臂（5）的動作調控，磁場處理完成后，由機器人手臂放在傳送帶（2）上。

3.根據權利要求1所述的機器手臂（5），其特征在于機器人手臂（5）主要是完成磁場處理前后刀具的放置、取裝及刀具與磁場方向相對位向的調控。

4.根據權利要求1所述的退磁模塊（1），其特征在于退磁模塊（1）主要是實現磁場處理后刀具磁性的消退。

5.根據權利要求1所述的冷卻循環系統（3），其特征在于冷卻循環系統（3）主要是對在脈沖磁場產生過程中，機構產生的熱進行散熱或冷卻。

6.根據權利要求1所述的數字磁場控制平臺（6），其特征在數字磁場控制平臺包括控制系統和智能軟件，能夠精確控制動鐵芯（4-2）的運動和傳送帶的啟停及傳送速度，控制動鐵心（4-2）與樣品（7）之間的距離。

7.根據權利要求1所述的脈沖磁場多位向批量再制造高性能刀具的生產線，生產線的主要特征示意圖如圖1所示，生產線流程的主要步驟如下：

I：裝載刀具盒（7）由機械手臂（5）從樣品框中取出

II：取出后的樣品可直接放入傳送帶（2），由傳送帶（2）輸送到動鐵心（4-2）下方或由機械手臂夾持直接置于動鐵芯下方，且樣品與脈沖磁場的位相關系可有機械手臂調控

III: 通過控制系統設定和自動調節動鐵心（4-2）與樣品盒（7）之間的距離，然后施加脈沖磁場，按設定時間停留，處理完畢后樣品盒（7）（直接或由機械人手臂放入傳送帶上）由傳送帶（2）輸送到退磁區域（1），施加磁場對刀具進行退磁，退磁后樣品盒（7）由傳送帶（2）輸送到回收區；整個過程由數字控制平臺智能控制，可以實現刀具批量再制造的流水作業。

8.本發明提出一種基于批量再制造刀具生產線的脈沖磁場多位向快速再制造刀具的方法，其特征在于：通過調控刀具與磁場的位向關系、磁場頻率及強度，可以實現刀具缺陷密度（位錯、層錯等）的增殖及合金元素的重排分布，并實現精確調控刀具微區缺陷密度、缺陷分布及合金元素的均勻化，且處理時間極短，通常在5分鐘以內。

9.根據權利要求8所述的脈沖磁場多位向快速再制造刀具的方法，其特征在于：切削刀具的刀刃與脈沖磁場的相對位向可調控，可以實現刀具刃口微觀區域缺陷密度的定向增殖、缺陷的定向生長以及元素的定向遷移，定向增強刀具刃口區域，再制造刀具組織，在加工工件時，能夠減小切削力和刀具磨損，降低切削溫度，提升刀具服役壽命。

10.根據權利要求8所述的脈沖磁場多位向快速再制造刀具的方法，其特征在于：所施加脈沖磁場的頻率和磁場強度范圍較寬，可通過調節磁場頻率和強度的大小實現刀具表面或整體的再制造；由于“趨膚”效應，脈沖磁場傾向于分布于靠近刀具表面的區域，這一想象與脈沖磁場的頻率和強度相關，且頻率越大、強度越小，“趨膚”效應越明顯，可實現刀具表面的再制造，通過設定中高頻的脈沖頻率，能夠將脈沖磁場聚焦在刀具刃口的近表面區域，而對刀具內部組織影響較小，能夠實現對刀具刃口近表面微觀區域缺陷密度的增殖及元素重排，對刀具刃口及局部區域進行改性，強化刀具表面組織，而刀具內部組織基本不變，保持有良好的韌性；而當脈沖磁場頻率越小、強度越大，“趨膚”效應越不顯著，設定較低的脈沖頻率可實現刀具整體的再制造。