[发明专利]一种超声辅助滚压进行管件内表面强化处理方法

说明书

本发明公开了一种超声辅助滚压进行管件内表面强化处理方法，该方法包括：S1、将金属管件夹紧于机床夹具的夹紧端，且所述夹紧端带动所述金属管件旋转；S2、所述超声波放大器由外部机械臂提供支撑力，将所述滚压头压紧于所述金属管件的内壁上，且其在所述金属管件的内壁上横向移动；S3、所述超声波放大器的一端电连接有超声波发生器，且其为所述超声波放大器提供低频超声波，所述超声波放大器将低频超声波转化为高频超声波，并作用于所述金属管件的内壁；S4、所述金属管件内壁的材料在所述滚压头高频超声波和高速滚压的冲击下，发生剧烈塑性变形。本发明可实现金属管件内表面硬度提高，表面硬化层深，耐磨性、耐蚀性和抗疲劳性能得到进一步的提升。

技术领域

本发明专利属于金属管件内表面加工领域，具体涉及一种超声辅助滚压进行管件内表面强化处理的方法。

背景技术

轴承、齿轮、活塞和液压元件等基础管环类零件广泛应用于航空航天、汽车、石化、高铁等行业。它们的表面质量是装备制造业生存和发展的基础，其水平直接决定了主要装备和主机产品的质量、寿命和可靠性。同时在工业应用中要求管件的内表面具有高强度，以提高耐磨性、耐蚀性和抗疲劳性能。因此人们提出了多种表面处理方法。在众多表面处理方法中，表面塑性变形技术因工艺成熟，成本低廉，不受污染等优点受到广泛的关注。经过20多年的发展，科学家们提出了多种表面塑性变形工艺，如表面机械碾磨等。这些工艺通过较小的接触面积提供大应力，促使晶粒内部产生更多的缺陷来细化晶粒从而极大提升了材料表面的硬度，耐磨性等。但严重的表面塑性变形，会降低表面质量，从而影响材料的使用寿命。具有较低粗糙度的金属表面可以通过表面滚压整光技术来制备，其通过高压诱导的冷变形，使表面高低不平轮廓峰变平坦，从而降低粗糙度。但具有均匀低粗糙度的光滑表面需要较大的接触面积，从而尽可能避免大的表面塑性变形。这显然不适合生产高强度的金属表面。因此，使用传统的加工方法是无法获得具有良好表面质量的高强度金属表面的。

当小变形快速累积，也可能产生大的塑性变形，并有可能产生具有良好表面质量的高强度硬化层表面。超声处理是近年兴起的一种通过超高频循环加载强化表面的方法，其通过循环过程中的小变形改善表面质量，而快速累积的大变形则有利于结构细化从而强化表面。因此，将超声处理引入管件内表面制备工艺中是以后主要研究的方向。

因此，如何提供一种提高管材耐磨性、耐蚀性和抗疲劳性能的超声辅助滚压进行管件内表面强化处理方法，是本领域亟需解决的技术问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种超声辅助滚压进行管件内表面强化处理方法。目的就是为了解决上述之不足而提供。

为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：一种超声辅助滚压进行管件内表面强化处理方法，包括：S1、将金属管件夹紧于机床夹具的夹紧端，且所述夹紧端带动所述金属管件旋转；S2、所述超声波放大器由外部机械臂提供支撑力，将所述滚压头压紧于所述金属管件的内壁上，且其在所述金属管件的内壁上横向移动；S3、所述超声波放大器的一端电连接有超声波发生器，且其为所述超声波放大器提供低频超声波，所述超声波放大器将低频超声波转化为振动频率范围为19000-20000Hz、振幅范围为4-8μm的高频超声波，并通过所述滚压头作用于所述金属管件的内壁；S4、所述金属管件内壁的材料在所述滚压头高频超声波和高速滚压的冲击下，发生剧烈塑性变形，直至晶粒细化产生强化层。

优选地，作业前先清除所述金属管件内表面和所述滚压头的氧化物。

优选地，所述夹紧端对所述金属管件夹紧力为250-1300N。

优选地，将所述滚压头压紧于所述金属管件的内壁的压紧力为3-25N。

此技术方案的有益效果是：通过限定合理的夹紧力范围，避免了夹紧力过小导致所述金属管件未加紧、或夹紧力过大导致所述金属管件变形现象的发生。

优选地，所述夹紧端的旋转速度为68-255r/min。