[發明專利]一種微小零件表面改性的裝置

有效

• 申請號: 202210069884.0
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114517252B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 周王凡;楊宇;任旭東;葉云霞;童照鵬;陳蘭;李永健
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C21D7/06
• 分類號: C21D7/06;C22F1/00;B24C1/10;B24C3/00
• 代理公司: 暫無信息
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本發明提供了一種微小零件表面改性的裝置，包括強化模塊、卷對卷振片模塊、送水模塊和激光模塊。所述強化模塊包括殼體和彈丸，所述殼體內部設有工作空腔，所述工作空腔一端內安裝可移動的振片，所述振片上均布放置若干彈丸，所述工作空腔另一端內安裝待強化工件；所述卷對卷振片模塊用于驅動振片移動；所述送水模塊用于在振片的一側形成約束層；所述激光模塊用于產生激光束，所述激光束穿過約束層沖擊振片，使振片產生振動，用于為彈丸提供動能，獲得動能的所述彈丸用于沖擊待強化工件。本發明利用高能納秒脈沖激光誘導沖擊波作用振片，振片驅動微小彈丸連續錘擊微小零件表面實現改性處理，裝置結構簡單、可靠性好。

技術領域

本發明涉及材料表面改性領域，特別涉及一種微小零件表面改性的裝置。

背景技術

微小型機械產品在生物醫學、航空航天、國防及高科技電子產品等領域具有的應用前景。微小型機械產品中的金屬微小零件，例如作為主要承載件的微齒輪、微開關等，通常受到熱、力等交變載荷的作用，易引起磨損和疲勞破壞，從而導致產品的失效。微小型機械產品應用的發展對微小結構零件的表面質量、耐磨和抗疲勞性能等提出了較高的要求。此外，用于醫學的微小型零件通常需要對表面進行清潔、霧面、啞光、增強附著力、清除毛刺或構刻紋理等。

金屬表面強力塑性變形方法能夠在不引入其他元素的情況下，實現材料表面改性，且改性層與基體界面過渡均勻，沒有孔隙、污染等缺陷。表面強力塑性變形方法主要包括噴丸、噴砂、表面超聲研磨等。以上方法通常采用較大尺寸彈丸錘擊材料表面，單個彈丸能夠過大，無法適用于微小型零件表面改性處理。激光沖擊強化技術，也稱激光噴丸技術，是高能納秒脈沖激光誘導產生沖擊波對材料進行表面改性，產生殘余壓應力和組織細化，從而提高材料服役性能。激光沖擊強化技術一般采用的光斑直徑在毫米級，單脈沖能量過大；而小光斑激光沖擊強化技術無法使用保護層，存在一定的熱效應，不適合微小型零件表面改性處理。現有技術公開了基于激光驅動微顆粒沖擊的表面強化裝置，利用激光誘導等離子驅動PDMS膜推動小顆粒高速沖擊靶體，造成靶材表面的塑性變形，實現表面強化處理。但是金屬表面強力塑性變形強化需要表面產生累積塑性變形，且強化的表面無法形成致密的強化層。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明提供了一種微小零件表面改性的裝置，利用高能納秒脈沖激光誘導沖擊波作用振片，振片驅動微小彈丸連續錘擊微小零件表面實現改性處理，裝置結構簡單、可靠性好。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種微小零件表面改性的裝置，包括強化模塊、卷對卷振片模塊、送水模塊和激光模塊。

所述強化模塊包括殼體和彈丸，所述殼體內部設有工作空腔，所述工作空腔一端內安裝可移動的振片，所述振片上均布放置若干彈丸，所述工作空腔另一端內安裝待強化工件；所述卷對卷振片模塊用于驅動振片移動；所述送水模塊用于在振片的一側形成約束層；所述激光模塊用于產生激光束，所述激光束穿過約束層沖擊振片，使振片產生振動，用于為彈丸提供動能，獲得動能的所述彈丸用于沖擊待強化工件。

進一步，所述工作空腔為回轉體，所述振片的移動方向垂直于工作空腔的中心軸。

進一步，所述殼體包括上蓋、中間殼體和下蓋；所述中間殼體兩端分別安裝上蓋和下蓋，所述工作空腔為上蓋、中間殼體和下蓋之間貫穿的中心孔。

進一步，所述待強化工件兩端分別通過第一上墊片和第二上墊片安裝在上蓋的中心孔處；所述振片位于中間殼體和下蓋之間，所述振片兩側分別設有第一下墊片和第二下墊片。

進一步，所述卷對卷振片模塊包括放料卷、收料卷、放料壓輥和收料壓輥，所述放料壓輥和收料壓輥位于振片兩端，且所述放料壓輥和收料壓輥靠近殼體，用于定位振片；所述放料卷和收料卷用于使振片移動。

進一步，所述送水模塊包括噴頭、水泵、供水箱和收水箱，所述水泵位于供水箱內，所述噴頭與水泵連接，所述噴頭對準振片遠離工作腔體的一側；所述收水箱用于回收噴頭噴出的水。