CN107604139A - 一种金属原料的硬化装置及其硬化方法 - Google Patents

Abstract

一种金属原料的硬化方法，包括以下步骤，根据金属原料的外形选择合适的滚轮，当金属原料是线材时，滚轮选用塑形盘，当金属原料为板材时，滚轮选用塑形辊；手动调整滑块位置，或向控制模块输入参数使滚轮之间的距离满足加工要求；牵引机构牵拉金属原料，使金属原料通过滚轮变形硬化；将硬化后的金属原料校直或校平。本发明的优点在于：本硬化方法具有操作简单，对原料的硬化效率高，应用范围广，金属硬度改变范围大，能精确改变金属原料的硬度满足实际要求的优点；采用本硬化方法硬化金属原料后，金属原料的直径变化小，材料结构稳定，不影响后续使用；金属原料的硬度提高HRB15～25，满足加工要求，能多次加工直至满足硬度要求，加工精确度高。

Description

一种金属原料的硬化装置及其硬化方法

技术领域

本发明涉及金属原料硬化处理技术领域，尤其指一种金属原料的硬化装置及其硬化方法。

背景技术

现有一种专利号为CN200910026695.X名称为《一种锌铝合金线材及其制备方法》的中国发明专利公开了一种锌铝合金线材，按重量百分比计，特征在于：热喷涂锌铝合金线材组份的组成为：Al：30-50％；0.006％≤M≤1.5％；总量≤1％的杂质(Fe、Si)；余量为Zn；其中M为RE。该发明具有的优点：解决了锌铝合金难于成型、成品率低、线材长度短、施工不便的问题，并且设备简单，操作方便，而且可同时铸出很多根毛料，因此适用于中、小型工厂的大批量生产。然而，该制备方法制成的铝合金线材硬度较低，因此该制备方法还需进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种金属原料的硬化装置，本硬化装置具有结构简单，能耗低，占用空间小，应用范围广，金属硬度改变范围大的优点。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：本金属原料的硬化装置，其特征在于：包括架体和能使金属原料弯曲的滚轮，所述滚轮能相对架体转动地设置在架体上，所述金属原料的端部与能带动金属原料沿滚轮侧壁弯曲后向前移动的牵引机构相连接。

作为改进，所述滚轮为N个，所述N为不小于1的自然数，当N为大于1的自然数时，N个滚轮分别与能带动滚轮相对架体前后移动的滚轮移动机构相连接。

进一步改进，所述滚轮移动机构包括转动轴，滑块与滑轨，所述滑轨设置在架体上，所述滑块能相对滑轨前后移动地设置在滑轨上，所述滑轨与转动轴的端部相固定，所述滚轮能转动地设置在转动轴上。

进一步改进，所述滑块或滑轨上设置有固定机构，手动调整滑块位置后使用固定机构将滑块固定在滑轨上，或，所述滑块与驱动机构、控制模块构成回路，向控制模块输入硬度参数后控制模块通过驱动机构自动调整滑块位置。

作为改进，所述N个滚轮分为M组，前一组滚轮的中心轴与后一组滚轮的中心轴相互垂直，每一组中滚轮的中心轴位于同一水平面上，金属原料通过任一滚轮后弯折120°，或每一组中相邻的滚轮的中心轴位于不同水平面上，金属原料通过任一滚轮后弯折90°，所述M为大于1的自然数。

作为改进，当待硬化的金属原料为金属线材时，所述滚轮为塑形盘，所述塑形盘的侧壁上设置有能与金属线材表面相适配防止金属线材脱离的限位槽，当待硬化的金属原料为金属板材时，所述滚轮为塑形辊。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种利用上述硬化装置的金属原料的硬化方法，本硬化方法具有操作简单，对原料的硬化效率高，应用范围广，金属硬度改变范围大的优点。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：本金属原料的硬化方法，其特征在于：包括以下步骤：

一、根据金属原料的外形选择合适的滚轮，当金属原料是线材时，滚轮选用塑形盘，当金属原料为板材时，滚轮选用塑形辊；

二、手动调整滑块位置，或向控制模块输入参数使滚轮之间的距离满足加工要求；

三、牵引机构牵拉金属原料，使金属原料通过滚轮变形硬化；

四、将硬化后的金属原料校直或校平。

作为改进，选取部分变形后的金属原料进行硬度检测，金属原料硬度不符合加工要求，再次加工金属原料并再次检测，直至金属原料的硬度满足加工要求。

进一步改进，当金属原料为金属线材时，调整滚轮的间距使加工后金属线材的直径大于加工要求的直径，加工后的金属线材使用线材拉伸装置拉伸或采用校准轮校直。

进一步改进，加工后金属线材直径缩小量小于1％，硬度提高量HRB15～40。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本硬化方法具有操作简单，对原料的硬化效率高，应用范围广，金属硬度改变范围大，能精确改变金属原料的硬度满足实际要求；采用本硬化方法硬化金属原料后，金属原料的直径变化小，材料结构稳定，不影响后续使用；金属原料的硬度提高HRB15～25，满足加工要求，其中HRB是硬度值,指的是洛氏硬度测量法中的B级标尺,用以表示被测量金属的硬度值；金属原料的抗拉强度增强，硬化后金属原料使用寿命更长；本方法适用于通过形变硬化的材料，以及对材料尺寸要求不能有大的变化的条件下，适合于板材、带材、盘条材料。这些材料都不大适合于用挤压的方法达到硬化的目的，但采用本硬化方法就很方便。

附图说明

图1为本发明实施例中硬化装置的结构示意图；

图2为图1中滚轮的立体图；

图3是本发明实施例中试验硬化方法硬化效果的结构示意图；

图4是图3中试验结果的示意图；

图5是图1中金属原料弯曲时的应力渐变效果图；

图6为本发明另一种实施例中硬化装置的结构示意图；

图7是本发明再一种实施例中硬化装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1、图2、图5和图6所示，本实施例的金属原料的硬化装置，包括架体和能使金属原料2弯曲的滚轮1，所述滚轮1能相对架体转动地设置在架体上，所述金属原料2的端部与能带动金属原料2沿滚轮侧壁弯曲后向前移动的牵引机构相连接。所述滚轮1为N个，所述N为不小于1的自然数，当N为大于1的自然数时，N个滚轮1分别与能带动滚轮1相对架体前后移动的滚轮移动机构相连接。所述滚轮移动机构包括转动轴，滑块与滑轨，所述滑轨设置在架体上，所述滑块能相对滑轨前后移动地设置在滑轨上，所述滑轨与转动轴的端部相固定，所述滚轮1能转动地设置在转动轴上。所述滑块或滑轨上设置有固定机构，手动调整滑块位置后使用固定机构将滑块固定在滑轨上，或，所述滑块与驱动机构、控制模块构成回路，向控制模块输入硬度参数后控制模块通过驱动机构自动调整滑块位置。所述N个滚轮1分为M组，前一组滚轮1的中心轴与后一组滚轮1的中心轴相互垂直，每一组中滚轮1的中心轴位于同一水平面上，金属原料2通过任一滚轮1后弯折120°，或每一组中相邻的滚轮1的中心轴位于不同水平面上，金属原料2通过任一滚轮1后弯折90°，所述M为大于1的自然数。当待硬化的金属原料2为金属线材时，所述滚轮1为塑形盘，所述塑形盘的侧壁上设置有能与金属线材表面相适配防止金属线材脱离的限位槽11，当待硬化的金属原料2为金属板材时，所述滚轮1为塑形辊。如图7所示，待加工的金属原料为合金板3，合金板3属于金属板材，因此滚轮1采用塑形辊。

本实施例的利用上述硬化装置硬化金属原料的硬化方法，包括以下步骤：

一、根据金属原料2的外形选择合适的滚轮1，当金属原料2是线材时，滚轮1选用塑形盘，当金属原料2为板材时，滚轮1选用塑形辊；

二、手动调整滑块位置，或向控制模块输入参数使滚轮1之间的距离满足加工要求；

三、牵引机构牵拉金属原料2，使金属原料2通过滚轮1变形硬化；

四、将硬化后的金属原料2校直或校平。

选取部分变形后的金属原料2进行硬度检测，金属原料硬度不符合加工要求，再次加工金属原料2并再次检测，直至金属原料2的硬度满足加工要求。当金属原料2为金属线材时，调整滚轮1的间距使加工后金属线材的直径大于加工要求的直径，加工后的金属线材使用线材拉伸装置拉伸或采用校准轮校直。加工后金属线材直径缩小量小于1％，硬度提高量HRB15～40。

如图3所示，利用两个转向相反的转动轮3对金属原料2进行试验，得到如下效果：1、金属原料的直径缩小0.5％左右；

2、金属原料的硬度提高HRB15～25，其中HRB是硬度值,指的是洛氏硬度测量法(HR)中的B级标尺,用以表示被测量金属的硬度值；

3、金属原料的抗拉强度由284提高到了311。

螺栓拉伸试验

序号	日期	零件号	材料批号	规格	Rm(MPa)	Fm(kN)
							1	2017-8-22			9.62	284	20.63
2	2017-8-22			9.55	311	22.28

图4中应变超过28％的曲线是指金属原料在退火后比较软所以可以不断地拉长变形，变形相大；金属原料在退火后360°卷绕在两个转动相反的转动轮3进行弯曲硬化，弯曲硬化并校直后作位伸试验，得到应变小于20％的曲线，该曲线的顶部比较平缓，可以看出应变从开始到5％左右的弹性段的斜直线非常明显规整，而该曲线在应变超过5％以后的滑移段上先经过一个圆弧过渡然后平缓地持续应变，应力变化不大。

4、方便性，在定制这类无法用热处理提高硬度的材料一般不可能非常准确地要求材料厂商提供符合硬度的材料，而且在标准规定范围内硬度标准本身就要跨三个等级，比如H13(铝合金材料的一种冷拉状态表示法)，是在H12与H14之间的状态都属于合格，如果说太硬了成形的变形余量没了，软了变完形硬度又不够，比如螺栓，螺栓头变形大，螺栓杆上变形小或不变形，这样材料就难以把握。而采用本硬化方法后可以降低对材料的硬度要求，可以根据材料试成形状然后可以采用一个90°或120°的变形，再看一下效果，如不够就再不断地加大，可以准确地提高到所需要的变形硬化程度。在这些过程中外部尺寸变化较小，在一般材料的允许范围之内。

5、适用范围，这种方法适用于通过形变硬化的材料，以及对材料尺寸要求不能有大的变化的条件下，适合于板材(可以用塑形辊来代替塑形盘)、带材、盘条材料。这些材料都不大适合于用挤压的方法达到硬化的目的，但采用本硬化方法就很方便，当然在硬化后必需要有一个校平或是校直的过程，对于圆直径的盘条材料我们可以预留一定的精拔量，最后拉拔一下或是用校直轮校直一下就可以使用了。

Claims (10)

1.一种金属原料的硬化装置，其特征在于：包括架体和能使金属原料(2)弯曲的滚轮(1)，所述滚轮(1)能相对架体转动地设置在架体上，所述金属原料(2)的端部与能带动金属原料(2)沿滚轮侧壁弯曲后向前移动的牵引机构相连接。

2.根据权利要求1所述的硬化装置，其特征在于：所述滚轮(1)为N个，所述N为不小于1的自然数，当N为大于1的自然数时，N个滚轮(1)分别与能带动滚轮(1)相对架体前后移动的滚轮移动机构相连接。

3.根据权利要求2所述的硬化装置，其特征在于：所述滚轮移动机构包括转动轴，滑块与滑轨，所述滑轨设置在架体上，所述滑块能相对滑轨前后移动地设置在滑轨上，所述滑轨与转动轴的端部相固定，所述滚轮(1)能转动地设置在转动轴上。

4.根据权利要求3所述的硬化装置，其特征在于：所述滑块或滑轨上设置有固定机构，手动调整滑块位置后使用固定机构将滑块固定在滑轨上，或，所述滑块与驱动机构、控制模块构成回路，向控制模块输入硬度参数后控制模块通过驱动机构自动调整滑块位置。

5.根据权利要求2至4中任一所述的硬化装置，其特征在于：所述N个滚轮(1)分为M组，前一组滚轮(1)的中心轴与后一组滚轮(1)的中心轴相互垂直，每一组中滚轮(1)的中心轴位于同一水平面上，金属原料(2)通过任一滚轮(1)后弯折120°，或每一组中相邻的滚轮(1)的中心轴位于不同水平面上，金属原料(2)通过任一滚轮(1)后弯折90°，所述M为大于1的自然数。

6.根据权利要求1至4中任一所述的硬化装置，其特征在于：当待硬化的金属原料(2)为金属线材时，所述滚轮(1)为塑形盘，所述塑形盘的侧壁上设置有能与金属线材表面相适配防止金属线材脱离的限位槽(11)，当待硬化的金属原料(2)为金属板材时，所述滚轮(1)为塑形辊。

7.一种利用权利要求6所述的硬化装置硬化金属原料的硬化方法，其特征在于：包括以下步骤：

一、根据金属原料(2)的外形选择合适的滚轮(1)，当金属原料(2)是线材时，滚轮(1)选用塑形盘，当金属原料(2)为板材时，滚轮(1)选用塑形辊；

二、手动调整滑块位置，或向控制模块输入参数使滚轮(1)之间的距离满足加工要求；

三、牵引机构牵拉金属原料(2)，使金属原料(2)通过滚轮(1)变形硬化；

四、将硬化后的金属原料(2)校直或校平。

8.根据权利要求7所述的硬化方法，其特征在于：选取部分变形后的金属原料(2)进行硬度检测，金属原料硬度不符合加工要求，再次加工金属原料(2)并再次检测，直至金属原料(2)的硬度满足加工要求。

9.根据权利要求8所述的硬化方法，其特征在于：当金属原料(2)为金属线材时，调整滚轮(1)的间距使加工后金属线材的直径大于加工要求的直径，加工后的金属线材使用线材拉伸装置拉伸或采用校准轮校直。

10.根据权利要求9所述的硬化方法，其特征在于：加工后金属线材直径缩小量小于1％，硬度提高量HRB15～40。