通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置，包括工作平臺、動(dòng)力組件、轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤、從動(dòng)夾盤以及滾壓組件，所述工作平臺上設(shè)置有導(dǎo)軌，轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤和從動(dòng)夾盤設(shè)置在所述工作平臺上，動(dòng)力組件與轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤連接，滾壓組件設(shè)置于轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤和從動(dòng)夾盤之間，所述滾壓組件包括連接在導(dǎo)軌上的滑板以及設(shè)置在所述滑板上的滾壓機(jī)構(gòu)。還公開了一種實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的方法，本發(fā)明對滾壓材料的兩端進(jìn)行裝夾，有效減少滾壓加工過程中滾壓材料的震動(dòng)和避免受力彎曲的現(xiàn)象，能夠?qū)Ψ勰┮苯鸩牧媳砻娈a(chǎn)生很好的致密化效果，且材料性能得到明顯提高，滾壓組件能夠橫向移動(dòng)，可用于長軸的滾壓加工。
【專利說明】通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置及方法，特別涉及一種通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)粉末冶金零件的生產(chǎn)過程是粉末壓制后燒結(jié)。但是傳統(tǒng)燒結(jié)的粉末冶金零件密度普遍不高于7.2g/cm3，表面層含有大量的孔隙，影響零件的使用性能。隨著粉末冶金技術(shù)的發(fā)展，提出很多提高粉末冶金材料密度的方法，如粉末鍛造、高速壓制、溫壓技術(shù)等，但是這些技術(shù)生產(chǎn)設(shè)備昂貴，生產(chǎn)成本高，限制了粉末冶金零件的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制造加工成本低且操作簡便的通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置及使用該裝置的滾壓方法。
[0004]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置，包括工作平臺、動(dòng)力組件、轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤、從動(dòng)夾盤以及滾壓組件，所述工作平臺上設(shè)置有導(dǎo)軌，轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤和從動(dòng)夾盤設(shè)置在所述工作平臺上，動(dòng)力組件與轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤連接，滾壓組件設(shè)置于轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤和從動(dòng)夾盤之間，所述滾壓組件包括連接在導(dǎo)軌上的滑板以及設(shè)置在所述滑板上的滾壓機(jī)構(gòu)。
[0005]優(yōu)選的，所述滾壓組件具有徑向進(jìn)給桿，徑向進(jìn)給桿軸向設(shè)有兩旋向相反的螺紋，所述滾壓機(jī)構(gòu)為兩個(gè)且相對設(shè)置，兩滾壓機(jī)構(gòu)分別連接于兩螺向相反的螺紋上，徑向進(jìn)給桿與動(dòng)力組件連接。
[0006]優(yōu)選的，所述滾壓組件具有軸向進(jìn)給桿，軸向進(jìn)給桿設(shè)有螺紋，所述滑板連接在軸向進(jìn)給桿上，動(dòng)力組件與軸向進(jìn)給桿連接。
[0007]優(yōu)選的，所述導(dǎo)軌上設(shè)置有尾座，尾座上具有鎖定件，所述從動(dòng)夾盤設(shè)置于尾座上與轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤相對設(shè)置。
[0008]優(yōu)選的，所述從動(dòng)夾盤包括外筒以及鉆夾頭，所述外筒內(nèi)設(shè)置有軸承，鉆夾頭與軸承相連接，外筒安裝在尾座上。
[0009]優(yōu)選的，所述動(dòng)力組件包括主電機(jī)以及與所述主電機(jī)連接的變速箱，變速箱與所述轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤連接。
[0010]優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤為三爪卡盤。
[0011]優(yōu)選的，所述滾壓機(jī)構(gòu)包括滾壓頭、壓頭連接桿、內(nèi)套筒、前套筒、壓力傳感器以及后?而蓋，滾壓頭連接在壓頭連接桿上，壓頭連接桿鎖緊于內(nèi)套筒中，如套筒套接在內(nèi)套筒夕卜，壓力傳感器連接在壓頭連接桿后并與后端蓋連接。
[0012]優(yōu)選的，所述滾壓機(jī)構(gòu)還包括后套筒、第一活塞、第二活塞、第三活塞以及剛性連接管，后套筒與前套筒固定連接，后端蓋固定連接于后套筒的后端，第一活塞設(shè)置于前套筒中并且一側(cè)與內(nèi)套筒和/或壓頭連接桿固定連接，第二活塞和第三活塞設(shè)置于后套筒中，第一活塞另一側(cè)與第二活塞連接，第二活塞通過剛性連接管與第三活塞連接，所述壓力傳感器與第三活塞相接觸。
[0013]一種實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的方法，使用上述的通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置進(jìn)行滾壓，兩滾壓機(jī)構(gòu)相對的在粉末冶金燒結(jié)材料表面進(jìn)行滾壓。
[0014]本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0015]1、本發(fā)明一種通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置對滾壓材料的兩端進(jìn)行裝夾，有效減少滾壓加工過程中滾壓材料的震動(dòng)和避免受力彎曲的現(xiàn)象，能夠?qū)Ψ勰┮苯鸩牧媳砻娈a(chǎn)生很好的致密化效果，且材料性能得到明顯提高，滾壓組件能夠橫向移動(dòng)，可用于長軸的滾壓加工，且結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、加工成本低。
[0016]2、相對于其他提高粉末冶金密度方法，本發(fā)明的滾壓加工可以提高粉末冶金燒結(jié)材料表面的密度，形成表面致密層，甚至可以全致密，產(chǎn)生強(qiáng)化效果，并且還能使材料表面粗糙度降低，產(chǎn)生光整效果。自零件表面向心部形成一定的密度梯度，提高粉末冶金零件的力學(xué)性能，延長零件的使用壽命，拓展了粉末冶金零件的應(yīng)用范圍。滾壓加工成本低，設(shè)備簡單，使得粉末冶金表面致密化技術(shù)成為粉末冶金發(fā)展的一個(gè)很有應(yīng)用價(jià)值的方向。
[0017]3、由于本發(fā)明的滾壓機(jī)構(gòu)上設(shè)有壓力傳感器能夠?qū)崟r(shí)檢測滾壓加工時(shí)力的變化情況，滾壓機(jī)構(gòu)是固定設(shè)置的沒有通過彈簧、懸掛物或液壓傳遞滾壓力，因此能夠精確測得滾壓開始時(shí)施加的滾壓力的大小和精確測得滾壓后剩余施加力的大小，滾壓力是影響滾壓效果的一個(gè)重要的參數(shù)，精確測量出滾壓力大小有助于滾壓加工時(shí)能簡單、方便和精確的控制進(jìn)給量，滾壓頭具有高的剛性，因此滾壓出的工件表面粗糙度低且不會(huì)產(chǎn)生變形，滾壓機(jī)構(gòu)還具有結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、制造成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0018]4、本發(fā)明一種滾壓方法兩滾壓機(jī)構(gòu)相對的在粉末冶金燒結(jié)材料表面進(jìn)行滾壓，滾壓時(shí)對材料的作用力可以相互抵消，避免材料產(chǎn)生彎曲或滾壓不到的現(xiàn)象。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的滾壓機(jī)構(gòu)的剖視圖。
[0020]圖2是本發(fā)明的滾壓機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3是本發(fā)明的滾壓機(jī)構(gòu)安裝上固定板和加強(qiáng)板的立體圖。
[0022]圖4是本發(fā)明的內(nèi)套筒安裝于前套筒中的剖面圖。
[0023]圖5是本發(fā)明的滾珠式滾壓頭的示意圖。
[0024]圖6是本發(fā)明一種通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置的俯視圖。
[0025]圖7是本發(fā)明一種通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置的前視圖。
[0026]圖8是本發(fā)明的滾壓組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖9是本發(fā)明的從動(dòng)夾盤的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0029]實(shí)施例一:[0030]如圖1-9所示，一種通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置，包括工作平臺31、動(dòng)力組件、轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤32、從動(dòng)夾盤33以及滾壓組件，所述工作平臺31上設(shè)置有導(dǎo)軌35，轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤32和從動(dòng)夾盤33設(shè)置在所述工作平臺31上，動(dòng)力組件與轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤32連接，滾壓組件設(shè)置于轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤32和從動(dòng)夾盤33之間，所述滾壓組件包括連接在導(dǎo)軌35上的滑板36以及設(shè)置在所述滑板36上的滾壓機(jī)構(gòu)34。所述導(dǎo)軌35上設(shè)置有尾座37，尾座37上具有鎖定件，所述從動(dòng)夾盤33設(shè)置于尾座37上與轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤32相對設(shè)置，所述從動(dòng)夾盤33包括外筒44以及鉆夾頭43，所述外筒44內(nèi)前后設(shè)置有軸承45，鉆夾頭43與軸承45相連接，外筒44安裝在尾座37上。所述轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤32為三爪卡盤。對滾壓材料的兩端進(jìn)行裝夾，有效減少滾壓加工過程中滾壓材料的震動(dòng)和避免受力彎曲的現(xiàn)象，從而保證滾壓到位。
[0031 ] 所述動(dòng)力組件包括主電機(jī)38、與所述主電機(jī)38連接的變速箱39、軸向進(jìn)給電機(jī)40以及施力把手41，變速箱39與所述轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤32連接。所述滾壓組件具有與所述施力把手41連接的徑向進(jìn)給桿42，徑向進(jìn)給桿42軸向前后分別設(shè)有兩旋向相反的螺紋，所述滾壓機(jī)構(gòu)34為兩個(gè)且相對設(shè)置，兩滾壓機(jī)構(gòu)34分別連接于兩螺向相反的螺紋上。所述滾壓組件具有與所述軸向進(jìn)給電機(jī)40連接的軸向進(jìn)給桿46，軸向進(jìn)給桿46設(shè)有螺紋，所述滑板36連接在軸向進(jìn)給桿46上。
[0032]實(shí)施例二:
[0033]如圖1-5所示，所述滾壓機(jī)構(gòu)34包括滾壓頭1、壓頭連接桿2、內(nèi)套筒3、前套筒4、壓力傳感器5、后套筒6、第一活塞7、第二活塞8、第三活塞9、剛性連接管10以及后端蓋11，滾壓頭I連接在壓頭連接桿2上，壓頭連接桿2鎖緊于內(nèi)套筒3中，前套筒4套接在內(nèi)套筒3夕卜，壓力傳感器5連接在壓頭連接桿2的后方，后套筒6與前套筒4固定連接，后端蓋11固定連接于后套筒6的后端，第一活塞7設(shè)置于前套筒4中并且一側(cè)與內(nèi)套筒3和/或壓頭連接桿2固定連接，第二活塞8和第三活塞9設(shè)置于后套筒6中，第一活塞7另一側(cè)與第二活塞8連接，第二活塞8通過剛性連接管10與第三活塞9連接，所述壓力傳感器5連接在后端蓋11上并且與第三活塞9相接觸。
[0034]所述第二活塞8和第三活塞9之間具有一定的間距可以連接彈簧，可以按需要切換為彈性滾壓，連接彈簧后剛性連接管10可以拆除。
[0035]所述前套筒4上設(shè)有槽，內(nèi)套筒3內(nèi)部為方孔,外形為圓柱形且對應(yīng)前套筒4的槽設(shè)有限制內(nèi)套筒3在前套筒4中旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)柱。
[0036]所述滾壓頭I為滾珠式滾壓頭，壓頭連接桿2前端面上挖有半球形的滾壓頭安裝槽，滾壓頭安裝槽上連接有滾壓頭防脫帽21，滾壓頭安裝槽中放置有滾動(dòng)滾珠22和所述滾珠式滾壓頭，滾珠式滾壓頭部分凸出于滾壓頭防脫帽21外且滾珠式滾壓頭與滾壓頭防脫帽21間設(shè)有防脫滾珠23，防脫滾珠23與滾珠式滾壓頭相接觸。
[0037]所述滾壓頭I還可以為滾柱式滾壓頭，壓頭連接桿2前端連接有滾軸12，滾柱式滾壓頭I通過所述滾軸12連接在壓頭連接桿2的前端。
[0038]還包括固定連接在滾壓機(jī)構(gòu)34上的用于固定滾壓機(jī)構(gòu)34的兩固定板13、八個(gè)鎖緊螺栓14和外套筒15，兩固定板兩側(cè)分別連接有兩加強(qiáng)板16。壓頭連接桿2通過所述鎖緊螺栓14鎖緊于內(nèi)套筒3中，每四個(gè)鎖緊螺栓14為一組，每組繞內(nèi)套筒3周向設(shè)置每個(gè)鎖緊螺栓14間相隔90°，以保證將壓頭連接桿2鎖緊，兩組鎖緊螺栓14前后設(shè)置，在前的鎖緊螺栓14凸出于內(nèi)套筒3，在后的鎖緊螺栓14鑲嵌入內(nèi)套筒3中，這樣在前的鎖緊螺栓14起到限定行程的作用，在后的鎖緊螺栓14可以避免阻礙內(nèi)套筒3的滑動(dòng)。所述外套筒15套接于后套筒6和前套筒4上將后套筒6和前套筒4固定于一起。所述第一活塞7間隙配合于前套筒4中，所述第二活塞8和第三活塞9間隙配合于后套筒6中。所述后端蓋11與后套筒6間設(shè)有用于供壓力傳感器5的數(shù)據(jù)線伸出的線槽18。
[0039]本發(fā)明的工作過程及工作原理:滾壓過程中，滾壓力依次從滾壓頭、壓頭連接桿、第一活塞、第二活塞、剛性連接管以及第三活塞傳遞到壓力傳感器，壓力傳感器后端連接有后端蓋，沒有通過彈簧、懸掛物或液壓傳遞滾壓力，因此能夠精確測得滾壓開始時(shí)施加的滾壓力的大小和精確測得滾壓后剩余施加力的大小，而滾壓力是影響滾壓效果的一個(gè)重要的參數(shù)，精確測量出滾壓力大小有助于滾壓加工時(shí)能簡單、方便和精確控制進(jìn)給量，滾壓頭具有高的剛性，因此滾壓出的工件表面粗糙度低且不會(huì)產(chǎn)生變形，且還具有結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、制造成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0040]實(shí)施例三:
[0041]一種實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的方法，使用上所述的通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置進(jìn)行滾壓，兩滾壓機(jī)構(gòu)相對的在粉末冶金燒結(jié)材料表面進(jìn)行滾壓。
[0042]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置，其特征在于:包括工作平臺、動(dòng)力組件、轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤、從動(dòng)夾盤以及滾壓組件，所述工作平臺上設(shè)置有導(dǎo)軌，轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤和從動(dòng)夾盤設(shè)置在所述工作平臺上，動(dòng)力組件與轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤連接，滾壓組件設(shè)置于轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤和從動(dòng)夾盤之間，所述滾壓組件包括連接在導(dǎo)軌上的滑板以及設(shè)置在所述滑板上的滾壓機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置，其特征在于:所述滾壓組件具有徑向進(jìn)給桿，徑向進(jìn)給桿軸向設(shè)有兩旋向相反的螺紋，所述滾壓機(jī)構(gòu)為兩個(gè)且相對設(shè)置，兩滾壓機(jī)構(gòu)分別連接于兩螺向相反的螺紋上，徑向進(jìn)給桿與動(dòng)力組件連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置，其特征在于:所述滾壓組件具有軸向進(jìn)給桿，軸向進(jìn)給桿設(shè)有螺紋，所述滑板連接在軸向進(jìn)給桿上，動(dòng)力組件與軸向進(jìn)給桿連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置，其特征在于:所述導(dǎo)軌上設(shè)置有尾座，尾座上具有鎖定件，所述從動(dòng)夾盤設(shè)置于尾座上與轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤相對設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置，其特征在于:所述從動(dòng)夾盤包括外筒以及鉆夾頭，所述外筒內(nèi)設(shè)置有軸承，鉆夾頭與軸承相連接，外筒安裝在尾座上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置，其特征在于:所述動(dòng)力組件包括主電機(jī)以及與所述主電機(jī)連接的變速箱，變速箱與所述轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置，其特征在于:所述轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤為三爪卡盤。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置，其特征在于:所述滾壓機(jī)構(gòu)包括滾壓頭、壓頭連接桿、內(nèi)套筒、前套筒、壓力傳感器以及后端蓋，滾壓頭連接在壓頭連接桿上，壓頭連接桿鎖緊于內(nèi)套筒中，前套筒套接在內(nèi)套筒外，壓力傳感器連接在壓頭連接桿后并與后端蓋連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置，其特征在于:所述滾壓機(jī)構(gòu)還包括后套筒、第一活塞、第二活塞、第三活塞以及剛性連接管，后套筒與前套筒固定連接，后端蓋固定連接于后套筒的后端，第一活塞設(shè)置于前套筒中并且一側(cè)與內(nèi)套筒和/或壓頭連接桿固定連接，第二活塞和第三活塞設(shè)置于后套筒中，第一活塞另一側(cè)與第二活塞連接，第二活塞通過剛性連接管與第三活塞連接，所述壓力傳感器與第三活塞相接觸。
10.一種實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的方法，其特征在于使用權(quán)利要求2所述的通過滾壓實(shí)現(xiàn)粉末冶金燒結(jié)材料表面致密化的裝置進(jìn)行滾壓，兩滾壓機(jī)構(gòu)相對的在粉末冶金燒結(jié)材料表面進(jìn)行滾壓。
【文檔編號】C21D7/04GK103817331SQ201410068695
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】肖志瑜, 劉瀟, 關(guān)航健, 陸宇衡, 張文 申請人:華南理工大學(xué)