CN102031355B - 金属磨料强化装置及其强化方法 - Google Patents

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Abstract

金属磨料强化装置及其强化方法，属于金属磨料制造技术设备领域，具体涉及一种增强钢丸表面硬度的金属磨料强化装置及其强化方法。包括电动机(1)、传动装置、主机(4)和支撑主机(4)的支撑装置，其特征在于：所述主机(4)为一向右下方倾斜的中空圆筒，中心设有中心轴(11)，中心轴(11)上套装有叶片(6)，主机(4)上方左端设有进料口(3)、右端设有吸尘口(9)，下方右端设有出料口(8)。本发明结构简单，安装调节方便，金属磨料在主机(4)内滚动强化2～5分钟，可使奥氏体不锈钢丸的硬度提高2-7HRC，铝丸、锌丸等有色金属磨料硬度提高5-30HV。显著提高其耐磨性和使用寿命以及表面清理的效率。

Description

金属磨料强化装置及其强化方法
技术领域
金属磨料强化装置，属于金属磨料制造技术设备领域，具体涉及一种增强钢丸表面硬度的金属磨料强化装置。
背景技术
目前，国内外使用的铸钢丸产品主要有低碳和高碳两大类。高碳铸钢丸因含碳量高(0.8-1.2wt.％C)，经离心或雾化成丸后冷却到室温形成高碳片状马氏体组织，并产生大量裂纹，虽经再次加热淬火和回火处理，裂纹仍会存在，因而脆性大，不耐冲击，在表面抛丸、喷砂清理和喷丸强化过程中容易破碎，耗损量大。低碳铸钢丸含碳量低(小于0.2wt.％C)，韧性高，但硬度低，不耐磨，而且由于熔点高，钢液流动性差，收缩大，造成钢丸疏松和空心缺陷多，尽管100％替代法测定的ERVIN循环寿命比高碳钢丸高，但在钢件清理时由于硬度低，清理效率低，清理时间长，清理相同量的钢件实际所消耗的低碳钢丸并没有减少，有时反而会增加。低碳钢丸虽经二次淬火和低温回火处理，其硬度仍然偏低，无法满足对钢材、铸件、锻件、热处理件的表面抛丸、喷丸清理和强化的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单，能有效增强钢丸表面强度的金属磨料强化装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该金属磨料强化装置，包括电动机、传动装置、主机和支撑主机的支撑装置，其特征在于：所述主机为一向右下方倾斜的中空圆筒，中心设有中心轴，中心轴上套装有叶片，主机上方左端设有进料口、右端设有吸尘口，下方右端设有出料口。吸尘口通过风筒与吸尘器连接。
所述主机的壳体由主机外壳和附着在主机外壳内表层的内衬组成，主机外壳为对开结构，便于在其内侧安装内衬。内衬为耐磨铸铁等耐磨材料制作，通过螺栓与主机外壳固定。
所述主机向右下方倾斜角度为1～2.5°。主机与水平面之间有1～2.5°的倾斜度的目的在于使金属磨料在强化装置内自动流向出料口，通过调整倾斜度，可以调整金属磨料强化的时间。
所述主机横向长度为1.0～1.5m。以保证金属磨料从左端进料口进入主机到从右端出料口流出的加工强化时间为2～5min。
所述支撑装置为安装在主机两侧的左、右轴承座，中心轴左右两端分别装入左、右轴承座的轴承孔内。左、右轴承为调心轴承。
所述左、右轴承座的底面下方分别设有高度调节支架。
所述传动装置为链条或皮带传动。
所述叶片转速为1000～1500转/分。
所述叶片采用弹簧钢制作。
一种金属磨料表面强化的强化方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)启动金属磨料强化装置电动机，保持叶片转速为1000～1500转/分；
2)将成品金属磨料以1～1.5t/时的进料速度加入金属磨料强化装置的进料口中；
3)金属磨料在主机内滚动强化2～5分钟后，从出料口流出。
与现有技术相比，本发明金属磨料强化装置所具有的有益效果是：结构简单，安装调节方便，使低碳钢丸在保持高韧性的同时，硬度提高约3-5HRC，处理后的低碳钢丸具有硬度高、韧性好、耐磨损等优点，特别适用于钢材、铸件、锻件、热处理件的表面抛丸、喷丸清理和强化的要求；此外，钢丸被强化的同时，表面氧化皮也被去除了，使经强化的钢丸更清洁，有利于提高钢丸清理钢件时钢件的表面清洁度。此外，可使奥氏体不锈钢丸的硬度提高2-7HRC，铝丸、锌丸等有色金属磨料硬度提高5-30HV。显著提高其耐磨性和使用寿命以及表面清理的效率。
附图说明
图1是本发明金属磨料强化装置结构示意图。
图2是图1A-A截面剖视示意图。
其中：1、电动机，2、左轴承座，3进料口，4、主机，5、主机外壳，6、叶片，7、内衬材料，8、出料口，9、吸尘口，10、左轴承座，11、中心轴 12、高度调节支架。
图1～2是本发明金属磨料强化装置的最佳实施例，下面结合附图1～2对本发明做进一步说明：
具体实施方式
参照附图1～2：
该金属磨料强化装置，包括电动机1、皮带传动装置、主机4和支撑主机4的左、右轴承座2、10。主机4为一向右下方倾斜的中空圆筒，横向长度为1.3～1.5m，直径为500～700mm，倾斜角度为1～2.5°。主机4中心设有中心轴11，中心轴11上套装有弹簧钢制作的叶片6，中心轴11左右两端伸出主机4，并分别装入左、右轴承座2、10的轴承孔内。左、右轴承座2、10的底面分别设有高度调节支架12，用于调节左、右轴承座2、10的底面高度。主机4的壳体由主机外壳5和附着在主机外壳5内表层的内衬7组成，主机外壳5为对开结构便于在其内侧安装内衬。内衬为耐磨铸铁等耐磨材料制作，通过螺栓与主机外壳固定。主机4上方左端设有进料口3、右端设有吸尘口9，右端下方设有出料口8。
工作原理与工作过程如下：
启动电动机1，电动机1通过皮带传动装置带动中心轴11旋转，从而带动主机内的叶片6以1000～1500转/分的转速转动，待转动平稳后，从进料口3中以1～1.5t/时的进料速度加入金属磨料，经过旋转的叶片6打击，使金属磨料之间、金属磨料与内衬7之间撞击、摩擦产生加工硬化而强化，经强化后的金属磨料从出料口8流出，同时由于撞击和摩擦使金属磨料表面的氧化皮去除并从吸尘口9用吸尘器吸出。金属磨料的强化时间一般为2-5分钟，通过主机4的倾斜角度来调节金属磨料在主机4中的强化时间，叶片6转速越高强化时间越短。
实施例1
以符合GB/T18838.4-2008的低碳铸钢丸S550为例，化学成分按质量百分比计为：C：0.15，Si：0.18，Mn：0.8，S：0.026，P：0.018。S550钢丸成型后加入金属磨料强化装置进行强化，其强化方法如下：启动电动机1带动主机内的叶片6旋转，待转动平稳后从进料口3中加入成型的钢丸，经过旋转的叶片6打击，使钢丸之间、钢丸与内衬7之间撞击、摩擦产生加工硬化而强化，3分钟后钢丸从出料口8流出，得到强化后的钢丸。处理前钢丸硬度HRC41.4，处理后钢丸硬度HRC44.5，硬度提高HRC3.1。用ERVIN寿命试验机100％替代法测定，钢丸强化前后的疲劳寿命，结果显示疲劳寿命可提高10％。测抛打ALMEN试片弧高值，强化前抛打试片弧高值0.28mm，强化后抛打试片弧高值为0.31mm，增加11％。
实施例2
以符合GB/T18838.4-2008的低碳铸钢丸S330为例，化学成分按质量百分比计为：C：0.17，Si：0.19，Mn：0.75，S：0.029，P：0.026。S330钢丸成型后加入金属磨料强化装置进行强化，其强化方法如下：启动电动机1带动主机内的叶片6旋转，待转动平稳后从进料口3中加入成型的钢丸，经过旋转的叶片6打击，使钢丸之间、钢丸与内衬7之间撞击、摩擦产生加工硬化而强化，5分钟后钢丸从出料口8流出，得到强化后的钢丸。处理前钢丸硬度HRC42.2，处理后钢丸硬度HRC46.2，硬度提高HRC4。用ERVIN寿命试验机100％替代法测定，钢丸强化前后的疲劳寿命，结果显示疲劳寿命可提高12％。测抛打ALMEN试片弧高值，强化前抛打试片弧高值0.30mm，强化后抛打试片弧高值为0.34mm，增加13.3％。
实施例3
对直径为1.0mm的奥氏体不锈钢丸SUS304钢丸，其强化方法如下：启动电动机1带动主机内的叶片6旋转，待转动平稳后从进料口3中加入成型的不锈钢丸1.0，经过旋转的叶片6打击，使不锈钢丸之间、不锈钢丸与内衬7之间撞击、摩擦产生加工硬化而强化，3分钟后不锈钢丸从出料口8流出，得到强化后的不锈钢丸。处理前不锈钢丸硬度HRC26.2，处理后不锈钢丸硬度HRC30.5，硬度提高HRC4.3。
实施例4
对直径为1.0mm的奥氏体不锈钢丸SUS304进行强化，强化方法如下：启动电动机1带动主机内的叶片6旋转，待转动平稳后从进料口3中加入成型的不锈钢丸1.0，经过旋转的叶片6打击，使不锈钢丸之间、不锈钢丸与内衬7之间撞击、摩擦产生加工硬化而强化，5分钟后不锈钢丸从出料口8流出，得到强化后的不锈钢丸。处理前不锈钢丸硬度HRC26.2，处理后不锈钢丸硬度HRC32.3，硬度提高HRC6.1。
实施例5
对直径为0.6mm的铝丸进行强化，强化方法如下：启动电动机1带动主机内的叶片6旋转，待转动平稳后从进料口3中加入成型的铝丸，经过旋转的叶片6打击，使铝丸之间、铝丸与内衬7之间撞击、摩擦产生加工硬化而强化，2分钟后铝丸从出料口8流出，得到强化后的铝丸。处理前铝丸硬度HV55.7，处理后铝丸硬度HV65.2，硬度提高HV9.5。
实施例6
对直径为0.6mm的铝丸进行强化，强化方法如下：启动电动机1带动主机内的叶片6旋转，待转动平稳后从进料口3中加入成型的铝丸，经过旋转的叶片6打击，使铝丸之间、铝丸与内衬7之间撞击、摩擦产生加工硬化而强化，4分钟后铝丸从出料口8流出，得到强化后的铝丸。处理前铝丸硬度HV55.7，处理后铝丸硬度HV70.2，硬度提高HV14.5。
实施例7
对直径为0.6mm的锌丸进行强化，强化方法如下：启动电动机1带动主机内的叶片6旋转，待转动平稳后从进料口3中加入成型的锌丸，经过旋转的叶片6打击，使锌丸之间、锌丸与内衬7之间撞击、摩擦产生加工硬化而强化，2分钟后钢丸从出料口8流出，得到强化后的钢丸。处理前锌丸硬度HV48.51，处理后锌丸硬度HV68.4，硬度提高HV19.9。
实施例8
对直径为0.6mm的锌丸进行强化，强化方法如下：启动电动机1带动主机内的叶片6旋转，待转动平稳后从进料口3中加入成型的锌丸，经过旋转的叶片6打击，使锌丸之间、锌丸与内衬7之间撞击、摩擦产生加工硬化而强化，4分钟后钢丸从出料口8流出，得到强化后的钢丸。处理前锌丸硬度HV48.51，处理后锌丸硬度HV78.4，硬度提高HV29.9。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种金属磨料强化装置，包括电动机(1)、传动装置、主机(4)和支撑主机(4)的支撑装置，其特征在于：所述主机(4)为一向右下方倾斜的中空圆筒，中心设有中心轴(11)，中心轴(11)上套装有叶片(6)，主机(4)上方左端设有进料口(3)、右端设有吸尘口(9)，下方右端设有出料口(8)，所述主机(4)的壳体由主机外壳(5)和附着在主机外壳(5)内表层的内衬(7)组成，主机外壳(5)为对开结构，所述主机(4)向右下方倾斜角度为1～2.5°，横向长度为1.0～1.5m。
2.根据权利要求1所述的金属磨料强化装置，其特征在于：所述支撑装置为安装在主机(4)两侧的左、右轴承座(2、10)，中心轴(11)左右两端分别装入左、右轴承座(2、10)的轴承孔内。
3.根据权利要求2所述的金属磨料强化装置，其特征在于：所述左、右轴承座(2、10)的底面下方分别设有高度调节支架(12)。
4.根据权利要求1所述的金属磨料强化装置，其特征在于：所述传动装置为链条或皮带传动。
5.根据权利要求1所述的金属磨料强化装置，其特征在于：所述叶片(6)转速为1000～1500转/分。
6.根据权利要求1所述的金属磨料强化装置，其特征在于：所述叶片(6)采用弹簧钢制作。
7.一种利用权利要求1～6任一项所述的金属磨料强化装置进行金属磨料表面强化的强化方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)启动金属磨料强化装置电动机(1)，保持叶片(6)转速为1000～1500转/分；
2)将成品金属磨料以1～1.5t/时的进料速度加入金属磨料强化装置的进料口(3)中；
3)金属磨料在主机(4)内滚动强化2～5分钟后，从出料口(8)流出。
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