提高銅合金表面性能的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種表面處理技術(shù)，尤其是一種銅合同表面處理技術(shù)，具體地說是一種提高銅合金表面性能的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，銅合金目前在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，如各種閥體、船舶的螺旋槳、各種葉輪片等等。但是銅合金在這些應(yīng)用場合遇到的環(huán)境十分惡劣，如各種閥體也許用在高溫、高壓、或者是酸堿性區(qū)域等，船舶的螺旋槳長期浸泡在海洋中表容易腐蝕、飛機(jī)的葉輪片長期處在不同的位置，如嚴(yán)寒地區(qū)、高溫地區(qū)、大氣酸堿性不等地區(qū)，其表面最終受到的影響均很大。基于這些原因，不少的研究者開始研究如何提高銅合金表面性能，有的學(xué)者采用對銅合金表面進(jìn)行涂層處理，表面增加一些耐磨、耐腐蝕等性能的元素，以便提高銅合金表面性能。涂層的方法也很多，如激光熔覆、微弧氧化、電鍍等，但是這些方法一是污染性大，而是涂層深度淺，無法真正實(shí)現(xiàn)銅合金表面性能提高，因此，本發(fā)明基于上述原因，在遵守環(huán)保的基礎(chǔ)上提出通過加熱+攪拌摩擦加工表面+磨削相結(jié)合的簡易方式提高銅合金表面性能，不僅增加了表面改性層深度，而且在抗磨損性、腐蝕性等性能上得到大大提高，同時本發(fā)明所涉及的設(shè)備制造簡單、工藝方便操作、成本低、效率高，其優(yōu)勢遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的表面改性技術(shù)，因此，本發(fā)明的應(yīng)用推廣前景大，實(shí)現(xiàn)價值同樣較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的銅合金表面處理技術(shù)無法從根本上提高銅合金表面性能的問題，發(fā)明一種提高銅合金表面性能的方法，同時提供一套相應(yīng)的成套處理裝置，來增加表面改性層的深度，同時使其在抗磨損性、腐蝕性等方面得到大大提高。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案之一是:
一種提高銅合金表面性能的方法，其特征是它包括以下步驟:
首先，將工件放置在加熱機(jī)構(gòu)中的工作臺上面，關(guān)好爐門，然后在抽真空孔處對加熱室抽真空，使真空度達(dá)到95~98%，
其次，接通加熱絲加熱工件，待加熱室里面的溫度測量儀顯示溫度達(dá)到400~500°C，SP停止加熱，打開爐門，通過機(jī)械手將工件放置在表面強(qiáng)化機(jī)構(gòu)的工作臺的位置
第三，打開表面強(qiáng)化機(jī)構(gòu)的開關(guān)，由安裝在支柱上的床頭帶動夾持部位旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，床頭可隨支柱上下移動調(diào)整至合適位置，同時安裝在夾持部位的專用攪拌頭也隨之轉(zhuǎn)動。放置在表面強(qiáng)化機(jī)構(gòu)工作臺上的工件隨著工作臺的左右、前后移動實(shí)現(xiàn)對工件表面的攪拌摩擦加工，通過攪拌摩擦加工實(shí)現(xiàn)表面改性，在攪拌摩擦加工表面改性過程中使用的攪拌頭在工件表面攪拌，攪拌深度為2~5_，攪拌頭在攪拌過程中產(chǎn)生的飛邊及不平整部分通過攪拌頭上的刀片隨攪拌頭的旋轉(zhuǎn)一起銑削了攪拌的表面，而且攪拌頭表面設(shè)有的月形槽能夠?qū)娤鞯那屑鐠佅蚯胺?，這樣保護(hù)了銑削后的表面質(zhì)量；
第四，待工件在表面強(qiáng)化機(jī)構(gòu)中表面強(qiáng)化完成后由機(jī)械手將工件夾持到表面研磨結(jié)構(gòu)的工作臺上進(jìn)行研磨，此時工件固定在表面研磨機(jī)構(gòu)的工作臺上，啟動表面研磨機(jī)構(gòu)，安放在支柱上的床頭作上下移動調(diào)整位置，同時其帶動安裝在其上的夾持部位旋轉(zhuǎn)，此時裝在夾持部位上的砂輪也隨之轉(zhuǎn)動；砂輪的砂輪夾持柄裝夾在夾持部位內(nèi)部，此時砂輪的砂輪主體接觸工件表面進(jìn)行研磨，同時主通道的潤滑液啟動開始沿著主通道流入到各內(nèi)通道里面，最后通過內(nèi)通道將潤滑液流入到分通道中，由分通道將潤滑液噴射到工件表面，其目的一是冷卻工件表面，另外就是阻止研磨的磨肩嵌在砂輪切削刃中間或堵塞分通道；工件隨著表面研磨結(jié)構(gòu)國的工作臺作前后、左右移動，以便完成對整個工件表面的磨削。
[0005]所述的攪拌頭由攪拌頭部3-6-1、夾持柄3-6-2、月形槽3_6_3和刀片3_6_4組成。其中月形槽3-6-3和刀片3-6-4以攪拌頭部3-6-1的圓心為中心圓周分布，其數(shù)量至少為三個，刀片3-6-4表面通過激光熔覆技術(shù)熔覆了一層耐磨損材料層。
[0006]所述的刀片表面的耐磨損材料層主要成分為:鐵20~30%、鈦10~15%、鈷5~10%、鎢40~60%、釩5~10%、鎳10~25%和微量稀土元素1%。
[0007]所述的砂輪主要由砂輪夾持柄5-6-1和砂輪主體5-6-2組成，砂輪夾持柄5_6_1內(nèi)設(shè)有主通道5-6-3，砂輪主體5-6-2內(nèi)表面設(shè)有分通道5-6-4，外周設(shè)有內(nèi)通道5_6_5，內(nèi)通道5_6_5 —端與主通道5_6_3相通，另一端與分通道5_6_4相通；其中分通道5_6_4和內(nèi)通道5-6-5成對出現(xiàn)并相互連通，且其數(shù)量視砂輪大小和所磨削工件表面程度而定；分通道5-6-4的結(jié)構(gòu)形狀為圓形、方形、長方形、棱形或橢圓形；砂輪主體5-6-2表面通過釬焊焊有金剛石顆粒以提高砂輪的磨削性能。
[0008]所述的分通道5-6-4的結(jié)構(gòu)形狀為橢圓形。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案之二是:
一種提高銅合金表面性能的裝置，其特征是它主要由加熱機(jī)構(gòu)1、第一機(jī)械手2、表面強(qiáng)化機(jī)構(gòu)3、第二機(jī)械手4和表面研磨結(jié)構(gòu)5組成；第一機(jī)械手2位于加熱機(jī)構(gòu)I和表面強(qiáng)化機(jī)構(gòu)3之間，用于將經(jīng)過加熱機(jī)構(gòu)I加熱后的工件熱態(tài)下取出送入表面強(qiáng)化機(jī)構(gòu)3進(jìn)行熱態(tài)下的表面強(qiáng)化；第二機(jī)械手4位于表面強(qiáng)化機(jī)構(gòu)3和表面研磨結(jié)構(gòu)5之間，用于將經(jīng)表面強(qiáng)化機(jī)構(gòu)3表面強(qiáng)化后的工作送入表面研磨結(jié)構(gòu)5中進(jìn)行最后的表面處理；加熱機(jī)構(gòu)I主要由加熱室1-1、加熱絲1-2和加熱工作臺1-3組成，工件1-6安裝在加熱工作臺1-3，加熱絲1-2位于加熱工作臺1-3的上方，它位均位于加熱室1-3中，加熱室1-3上設(shè)有抽真空孔1-4并設(shè)有爐門1-5 ;表面強(qiáng)化機(jī)構(gòu)3主要由床身3-1、表面強(qiáng)化工作臺3-2、支柱3_3床頭3-4、夾持部位3-5和攪拌頭3-6組成，支柱3-3和表面強(qiáng)化工作臺3_2均安裝在床身3-1上，表面強(qiáng)化工作臺3-2能在床身3-1上作左右和前后移動，床頭3-4安裝在支柱3_3上并能作上下移動，夾持部位3-5安裝在床頭3-4上，攪拌頭3-6安裝在夾持部位3-5上；表面研磨機(jī)構(gòu)5主要由研磨床身5-1、研磨工作臺5-2、研磨支柱5-3、研磨床頭5-4、研磨夾持部位5-5和砂輪5-6組成；研磨工作臺5-2和研磨支柱5-3均安裝在研磨床身5_1上，研磨工作臺5-2能在研磨床身5-1上作前后和左右移動，研磨床頭5-4安裝在研磨支柱5-3上并能作上下移動，研磨夾持部位5-5安裝在研磨床頭5-4上，砂輪5-6安裝在研磨夾持部位5-5上。
[0010]所述的攪拌頭由攪拌頭部3-6-1、夾持柄3-6-2、月形槽3_6_3和刀片3_6_4組成。其中月形槽3-6-3和刀片3-6-4以攪拌頭部3-6-1的圓心為中心圓周分布，其數(shù)量至少為三個，刀片3-6-4表面通過激光熔覆技術(shù)熔覆了一層耐磨損材料層。
[0011]所述的砂輪主要由砂輪夾持柄5-6-1和砂輪主體5-6-2組成，砂輪夾持柄5_6_1內(nèi)設(shè)有主通道5-6-3，砂輪主體5-6-2內(nèi)表面設(shè)有分通道5-6-4，外周設(shè)有內(nèi)通道5_6_5，內(nèi)通道5_6_5 —端與主通道5_6_3相通，另一端與分通道5_6_4相通；其中分通道5_6_4和內(nèi)通道5-6-5成對出現(xiàn)并相互連通，且其數(shù)量視砂輪大小和所磨削工件表面程度而定；分通道5-6-4的結(jié)構(gòu)形狀為圓形、方形、長方形、棱形或橢圓形；砂輪主體5-6-2表面通過釬焊焊有金剛石顆粒以提高砂輪的磨削性能。
[0012]所述的分通道5-6-4的結(jié)構(gòu)形狀為橢圓形。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明通過先對銅合金表面進(jìn)行真空加熱，然后通過攪拌摩擦加工表面技術(shù)對加熱后的銅合金表面進(jìn)行攪拌擠壓表面，