[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 202010872052.3
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN112159890B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): C21D7/06
• 分類號(hào): 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(jī)械加工成固定結(jié)構(gòu)的曲面試樣；

所述曲面試樣的曲面設(shè)計(jì)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(jìn)行預(yù)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(jìn)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(fēng)機(jī)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(jīng)過預(yù)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(nèi)部，并以雙層環(huán)形噴嘴對曲面進(jìn)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(shù)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(nèi)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(huán)形噴嘴由導(dǎo)流腔(4)，分流管(5)，套管(6)，螺栓(7)，內(nèi)噴嘴(8)，外噴嘴，噴頭外殼(11)組成，其中，外噴嘴包括內(nèi)環(huán)噴嘴(9)，外環(huán)噴嘴(10)；

導(dǎo)流腔(4)設(shè)為內(nèi)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(nèi)部開孔的圓餅形狀，在圓餅的外圍部位有三個(gè)均勻分布的90°扇形孔，中心部位有一個(gè)圓形孔，孔壁延伸，形成分流管，出水處孔壁上設(shè)有內(nèi)陷的環(huán)狀凹槽；內(nèi)噴嘴(8)的上側(cè)設(shè)有凸出的卡環(huán)，卡環(huán)上套有內(nèi)環(huán)噴嘴(9)，然后將內(nèi)噴嘴(8)和內(nèi)環(huán)噴嘴(9)整體插在分流管(5)的環(huán)狀凹槽中；并通過螺栓(7)進(jìn)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(huán)水流的外壁，使外環(huán)水流寬度與內(nèi)柱水流的直徑相同，同時(shí)有固定分流管的作用；

內(nèi)噴嘴(8)內(nèi)側(cè)入水孔設(shè)定厚度與內(nèi)環(huán)噴嘴(9)的厚度一致，出水孔設(shè)為直徑比入水孔大的導(dǎo)流孔，導(dǎo)流孔外側(cè)壁的直徑大于卡環(huán)直徑，作為外噴嘴的內(nèi)側(cè)導(dǎo)流壁；

外環(huán)噴嘴(10)設(shè)定為圓環(huán)狀，放置在套管(6)的下側(cè)，通過噴頭外殼(11)將其固定；噴頭外殼(11)上側(cè)內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋，與水管相接，下側(cè)設(shè)有圓孔，圓孔壁作為外噴嘴的外側(cè)導(dǎo)流壁；由內(nèi)環(huán)噴嘴(9)和外環(huán)噴嘴(10)構(gòu)成的外噴嘴結(jié)構(gòu)，形成的噴嘴寬度同內(nèi)噴嘴(8)入水孔直徑相同，外噴嘴的角度范圍設(shè)定為6°-19°。

2.根據(jù)權(quán)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(shí)，清洗時(shí)間為15min；用酒精超聲清洗時(shí)，清洗時(shí)間為15min。