[發(fā)明專利]一種感應(yīng)加熱輔助表面超聲滾壓裝置與方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010340239.9
• 申請(qǐng)日: 2020-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN111531322A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖志瑜;柳中強(qiáng);高超峰;吳文杰;陳進(jìn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué);佛山市歲之博新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): B23P9/02
• 分類號(hào): B23P9/02;B23P25/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡克永

本發(fā)明公開了一種感應(yīng)加熱輔助表面超聲滾壓裝置與方法；包括車床卡盤、活頂尖和車床刀座；表面超聲滾壓裝置還包括一感應(yīng)線圈、活動(dòng)臂、感應(yīng)電源和紅外測(cè)溫槍；活動(dòng)臂的一端用于安裝感應(yīng)線圈，另一端固定在車床刀座上；所述表面超聲滾壓裝置也固定在車床刀座上。打開感應(yīng)加熱電源，同時(shí)開啟車床，零件轉(zhuǎn)動(dòng)，使得處在感應(yīng)線圈工作區(qū)域的零件被加熱至較高溫度。整個(gè)過程的溫度采用紅外測(cè)溫槍進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)試樣被加熱至所需溫度，對(duì)零件進(jìn)行表面超聲滾壓加工，感應(yīng)加熱使得零件變形抗力降低，表面超聲滾壓加工效果更佳。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便且經(jīng)濟(jì)環(huán)保；可用于加工硬度較高且表面質(zhì)量差的軸類零件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬表面加工領(lǐng)域，尤其涉及一種感應(yīng)加熱輔助表面超聲滾壓裝置與方法。

背景技術(shù)

表面超聲滾壓(ultrasonic surface rolling process，USRP)是一種新型表面改性加工技術(shù)，它將超聲振動(dòng)與傳統(tǒng)的表面深滾壓技術(shù)相結(jié)合，其原理為：在外力作用下使材料表面發(fā)生劇烈塑性變形，使材料表面發(fā)生納米化，在提高硬度的同時(shí)還在零件表層引入較高的殘余壓應(yīng)力，還能夠大大降低表面粗糙度，從而提高材料的力學(xué)性能，改善零件的腐蝕性能，摩擦磨損性能和疲勞性能。

然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在某些特殊的工況下(高溫環(huán)境，腐蝕介質(zhì)和高應(yīng)力等)，常規(guī)的表面超聲滾壓加工強(qiáng)化技術(shù)已經(jīng)不能完全滿足零件服役所需性能的要求。目前提高零件溫度的方式主要包括：紅外輻射加熱、高頻直流電加熱、高能脈沖加熱和激光輔助加熱。目前存在的復(fù)合滾壓加工裝置存在以下幾個(gè)方面的問題：零件加熱溫度有限，不能有效消除滾壓產(chǎn)生的加工硬化；裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，改造升級(jí)困難，成本高；裝置操作難度大，工藝復(fù)雜，且具有一定危險(xiǎn)性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種感應(yīng)加熱輔助表面超聲滾壓裝置與方法。本發(fā)明在現(xiàn)有的常溫超聲滾壓加工的基礎(chǔ)上，通過外加熱源的方法提高零件溫度，降低加工過程中零件表面的加工硬化，提升零件表面滾壓加工效果。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種感應(yīng)加熱輔助表面超聲滾壓裝置，包括用于夾持軸類零件2的車床卡盤1、用于頂緊軸類零件2的活頂尖7，以及位于車床一側(cè)的車床刀座6；所述車床卡盤1和活頂尖7的軸心在同一條軸線上；

表面超聲滾壓裝置4還包括一感應(yīng)線圈3、活動(dòng)臂5、感應(yīng)電源8和紅外測(cè)溫槍9；

所述活動(dòng)臂5的一端用于安裝感應(yīng)線圈3，另一端固定在車床刀座6上；所述表面超聲滾壓裝置4也固定在車床刀座6上；

所述感應(yīng)線圈3通過導(dǎo)線連接感應(yīng)電源8；紅外測(cè)溫槍9的輸出端由信號(hào)線連接感應(yīng)電源8；

所述感應(yīng)線圈3和表面超聲滾壓裝置4的滾壓頭，分別位于軸類零件2的相對(duì)側(cè)；軸類零件2的周面被部分覆蓋在感應(yīng)線圈3內(nèi)；感應(yīng)線圈3與軸類零件2不接觸；通過感應(yīng)線圈3形成的電磁場(chǎng)對(duì)軸類零件2加熱。

所述紅外測(cè)溫槍9的溫度采集區(qū)域，位于軸類零件2被感應(yīng)線圈3所覆蓋的區(qū)域；

當(dāng)車床刀座6運(yùn)動(dòng)時(shí)，表面超聲滾壓裝置4和感應(yīng)線圈3沿軸類零件2的軸向方向同步運(yùn)動(dòng)；

紅外測(cè)溫槍9將軸類零件2采集區(qū)域的溫度數(shù)據(jù)傳遞給感應(yīng)電源8，感應(yīng)電源8根據(jù)溫度反饋模塊的預(yù)設(shè)溫度，通過感應(yīng)線圈3的電磁場(chǎng)感應(yīng)加熱方式，對(duì)軸類零件2加工區(qū)域的溫度進(jìn)行控制，進(jìn)而使軸類零件2位于加工區(qū)域的溫度恒定。

所述紅外測(cè)溫槍9也可設(shè)置于車床刀座6上；當(dāng)車床刀座6運(yùn)動(dòng)時(shí)，表面超聲滾壓裝置4、紅外測(cè)溫槍9和感應(yīng)線圈3沿軸類零件2的軸向方向同步運(yùn)動(dòng)；此時(shí)紅外測(cè)溫槍9的溫度采集點(diǎn)，始終處于軸類零件2被感應(yīng)線圈3所覆蓋的區(qū)域。

所述溫度進(jìn)行控制是指，當(dāng)紅外測(cè)溫槍9測(cè)得軸類零件2采集區(qū)域溫度高于感應(yīng)電源8預(yù)設(shè)溫度時(shí)，感應(yīng)線圈3停止加熱；當(dāng)?shù)陀陬A(yù)設(shè)溫度時(shí)，感應(yīng)線圈3繼續(xù)加熱。