[發明專利]一種射流空化提高曲面材料表面硬度的工藝方法

有效

• 申請號: 202010872052.3
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112159890B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 劉海霞;陳金豪;劉光磊;郭順;鄧濯;陳杰;曹宇豪;康燦
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 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

1.一種射流空化提高曲面材料表面硬度的工藝方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟(1)曲面試樣的制備：將金屬材料機械加工成固定結構的曲面試樣；

所述曲面試樣的曲面設計為凸面或凹面，凸面的曲率半徑范圍為6-36mm；凹面的曲率半徑范圍為7-36mm；

步驟(2)對金屬材料表面進行預處理：用無水乙醇或者丙酮對金屬材料的表面用超聲波清洗儀清洗；然后利用電解拋光對曲面進行打磨拋光，金屬材料的表面呈鏡面效果；再用酒精超聲清洗；使用吹風機將金屬表面吹干，待射流空化處理使用；

步驟(3)淹沒水射流空化處理過程：將步驟(2)經過預處理的金屬材料放置在支架上，通過將支架固定在空化腔外壁上，使金屬材料固定在空化腔內部，并以雙層環形噴嘴對曲面進行淹沒水射流空化處理；

所述淹沒水射流空化處理的具體參數如下：射流方向與空蝕腔軸線夾角為90°，噴嘴直徑0.3-0.5mm，工作溫度為15-30℃，射流壓力為3-25MPa，空化腔內部壓力為0.18-0.38MPa，試樣距離噴嘴出口的距離為3-22mm；

其中，所述雙層環形噴嘴由導流腔(4)，分流管(5)，套管(6)，螺栓(7)，內噴嘴(8)，外噴嘴，噴頭外殼(11)組成，其中，外噴嘴包括內環噴嘴(9)，外環噴嘴(10)；

導流腔(4)設為內球狀的圓管形狀，入水口直徑小于出水口直徑，出水口連接分流管(5)，分流管(5)的入水口是內部開孔的圓餅形狀，在圓餅的外圍部位有三個均勻分布的90°扇形孔，中心部位有一個圓形孔，孔壁延伸，形成分流管，出水處孔壁上設有內陷的環狀凹槽；內噴嘴(8)的上側設有凸出的卡環，卡環上套有內環噴嘴(9)，然后將內噴嘴(8)和內環噴嘴(9)整體插在分流管(5)的環狀凹槽中；并通過螺栓(7)進行連接與固定；

套管(6)為均勻壁厚的圓管形狀，其套在分流管(5)上作為外環水流的外壁，使外環水流寬度與內柱水流的直徑相同，同時有固定分流管的作用；

內噴嘴(8)內側入水孔設定厚度與內環噴嘴(9)的厚度一致，出水孔設為直徑比入水孔大的導流孔，導流孔外側壁的直徑大于卡環直徑，作為外噴嘴的內側導流壁；

外環噴嘴(10)設定為圓環狀，放置在套管(6)的下側，通過噴頭外殼(11)將其固定；噴頭外殼(11)上側內壁設有內螺紋，與水管相接，下側設有圓孔，圓孔壁作為外噴嘴的外側導流壁；由內環噴嘴(9)和外環噴嘴(10)構成的外噴嘴結構，形成的噴嘴寬度同內噴嘴(8)入水孔直徑相同，外噴嘴的角度范圍設定為6°-19°。

2.根據權利要求1所述的一種射流空化提高曲面材料表面硬度的工藝方法，其特征在于，步驟(2)中，用無水乙醇或者丙酮對金屬材料的表面清洗時，清洗時間為15min；用酒精超聲清洗時，清洗時間為15min。