CN109648187B - 一种工具钢搅拌摩擦加工改性的方法及改性用填充板材结构 - Google Patents

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Abstract

一种工具钢搅拌摩擦加工改性的方法及改性板村，其特征是先在工具钢板材表面开设槽口，并针对槽口设计制造符合尺寸要求的填充板材，在对填充板材进行左右两边U型槽设计以及相对U型槽的小孔设计，保证在两边U型槽的填充粉末充实且便于流动等，然后再利用无搅拌针的钨铼合金搅拌头先进行工具钢表面的密封，在用有搅拌针的搅拌头搅拌槽口区域形成改性表面层。其实质就是通过搅拌头搅拌将一些特殊金属粉末挤入到工具钢表层形成特殊的改性层的方法。本发明操作简单，实施较为方便，但对提高工具钢的表面性能可靠，可实现产业化。

Description

一种工具钢搅拌摩擦加工改性的方法及改性用填充板材结构
技术领域
本发明涉及一种金属材料表面改性技术，尤其是一种利用搅拌摩擦技术对工具钢表面进行改性的技术，具体地说是一种工具钢搅拌摩擦加工改性的方法及改性用填充板材结构。
背景技术
目前，由于工具钢材料的本身的缺陷，其作为刀具进行切削时容易造成磨损过大，生锈，严重影响了刀具的使用寿命。为了提高工具钢刀具的使用寿命，本发明对工具钢表层通过搅拌摩擦加工的方法进行开槽填入特殊粉末形成较高硬度的表面层，提高刀具的耐磨性、耐腐蚀性等。进而，提高刀具的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是针对工具钢刀具进行切削时容易造成磨损过大，生锈，严重影响了刀具的使用寿命的问题，设计一种工具钢搅拌摩擦加工改性的方法以提高工具钢的性能，同时提供一种改性用填充板材结构。
本发明的技术方案之一是：
一种工具钢搅拌摩擦加工改性的方法，其特征是它包括以下步骤：
首先，在工具钢工件1的上方开设槽口2，同时制作与槽口尺寸相配的能放置在槽口2中的填充板材3；
其次，在填充板材3的左右两边分别开设2个U型槽，分别为U型槽
Figure 936280DEST_PATH_IMAGE002
4、U型槽
Figure 680245DEST_PATH_IMAGE004
5、U型槽
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6和U型槽
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7，使这截面呈“王”字形；
第三，在各U型槽的底部开设贯通小孔8，使U型槽
Figure 512438DEST_PATH_IMAGE002
4和U型槽
Figure 856832DEST_PATH_IMAGE006
6的槽底贯通，U型槽
Figure 10601DEST_PATH_IMAGE004
5和U型槽
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7的槽底贯通，小孔8的直径不超过U型槽底宽；
第四，向填充板材3上的四个U型槽里面添加填充粉末，粉末的主要成分及重量份为：Fe粉末80～90%，陶瓷粉末0.5～2.5%，Cu粉末1～3%，Cr粉末4～7%，Mo粉末4～7%，微量元素0.5%，所述的微量元素包括W、Re等；
第五，将所述粉末搅拌均匀填在填充板材3上的四个U型槽里面（分别为U型槽
Figure 404991DEST_PATH_IMAGE002
4、U型槽
Figure 818655DEST_PATH_IMAGE004
5、U型槽
Figure 436718DEST_PATH_IMAGE006
6、U型槽
Figure 37988DEST_PATH_IMAGE008
7）并压结实，然后将填充板材3放入到工具钢工件1上开设的槽口2中，保证槽口2的宽度和长度以及深度与填充板材3的宽度、长度和深度相匹配；待填充板材3放置在槽口2上稳定后，先用钨铼合金制备的无搅拌针的搅拌头将填充板材3搅平于工具钢工件1的表面，形成固定状态，然后再用带有超过填充板材3厚度的搅拌针对填充板材3进行搅拌，形成稳定的改性层，提高工具钢工件表层的硬度、耐磨性、耐腐蚀性。
所述的填充板材3的材质与工具钢工件1相同或优于工具钢工件1。
本发明的技术方案之二是：
一种工具钢搅拌摩擦加工改性用填充板材结构，其特征是它包括板材主体，该改性板材的主体外形尺寸与工具钢工件1的上方开设槽口2的尺寸相匹配，板材主体的左右两边分别开设2个U型槽，分别为U型槽
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4、U型槽
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5、U型槽
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6和U型槽
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7，其截面呈“王”字形；各U型槽的底部开设贯通小孔8，使U型槽
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4和U型槽
Figure 22310DEST_PATH_IMAGE006
6的槽底贯通，U型槽
Figure 349386DEST_PATH_IMAGE004
5和U型槽
Figure 40262DEST_PATH_IMAGE008
7的槽底贯通，小孔8的直径不超过U型槽底宽。
所述的U型槽口和小孔中均填充有改性粉末。
本发明主要在工具钢板材表面开有槽口，并针对槽口设计制造符合尺寸要求的填充板材，在对填充板材进行左右两边U型槽设计以及相对U型槽的小孔设计，保证在两边U型槽的填充粉末充实且便于流动等，然后再利用无搅拌针的钨铼合金搅拌头先进行工具钢表面的密封，在用有搅拌针的搅拌头搅拌槽口区域形成改性表面层。其实质就是通过搅拌头搅拌将一些特殊金属粉末挤入到工具钢表层形成特殊的改性层的方法。
本发明的有益效果：
本发明操作简单，实施较为方便，但对提高工具钢的表面性能可靠，可实现产业化。
附图说明
图1 工具钢表层开槽示意图；
图2 工具钢表层开槽的填充板材结构示意图；
图3工具钢表层开槽的填充板材侧边U型槽底部开孔的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一。
如图1-3所示。
一种工具钢搅拌摩擦加工改性的方法，它包括以下步骤：
首先，在工具钢工件1的上方开设槽口2，如图1所示，同时制作与槽口尺寸相配的能放置在槽口2中的填充板材3；填充板材3的材料可与工具钢工件1相同，也可采用优于工具钢工作1的材料制作；
其次，在填充板材3的左右两边分别开设2个U型槽，分别为U型槽
Figure 718368DEST_PATH_IMAGE002
4、U型槽
Figure 402159DEST_PATH_IMAGE004
5、U型槽
Figure 849321DEST_PATH_IMAGE006
6和U型槽
Figure 570152DEST_PATH_IMAGE008
7，使这截面呈“王”字形；如图2所示
第三，在各U型槽的底部开设贯通小孔8，使U型槽
Figure 610920DEST_PATH_IMAGE002
4和U型槽
Figure 708189DEST_PATH_IMAGE006
6的槽底贯通，U型槽
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5和U型槽
Figure 291803DEST_PATH_IMAGE008
7的槽底贯通，小孔8的直径不超过U型槽底宽；如图3所示示；
第四，向填充板材3上的四个U型槽里面添加填充粉末，粉末的主要成分及重量份为：Fe粉末80～90%，陶瓷粉末0.5～2.5%，Cu粉末1～3%，Cr粉末4～7%，Mo粉末4～7%，微量元素0.5%，所述的微量元素包括W、Re等；
第五，将所述粉末搅拌均匀填在填充板材3上的四个U型槽里面（分别为U型槽
Figure 944502DEST_PATH_IMAGE002
4、U型槽
Figure 720828DEST_PATH_IMAGE004
5、U型槽
Figure 877003DEST_PATH_IMAGE006
6、U型槽
Figure 205216DEST_PATH_IMAGE008
7）并压结实，然后将填充板材3放入到工具钢工件1上开设的槽口2中，保证槽口2的宽度和长度以及深度与填充板材3的宽度、长度和深度相匹配；待填充板材3放置在槽口2上稳定后，先用钨铼合金制备的无搅拌针的搅拌头将填充板材3搅平于工具钢工件1的表面，形成固定状态，然后再用带有超过填充板材3厚度的搅拌针对填充板材3进行搅拌，形成稳定的改性层，提高工具钢工件表层的硬度、耐磨性、耐腐蚀性。
实施例二。
如图2所示。
一种工具钢搅拌摩擦加工改性用填充板材结构，它包括板材主体，该改性板材的主体外形尺寸与工具钢工件1的上方开设槽口2的尺寸相匹配，板材主体的左右两边分别开设2个U型槽，分别为U型槽
Figure 218913DEST_PATH_IMAGE002
4、U型槽
Figure 923564DEST_PATH_IMAGE004
5、U型槽
Figure 199825DEST_PATH_IMAGE006
6和U型槽
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7，其截面呈“王”字形，如图2所示；各U型槽的底部开设贯通小孔8，使U型槽
Figure 201596DEST_PATH_IMAGE002
4和U型槽
Figure 303413DEST_PATH_IMAGE006
6的槽底贯通，U型槽
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5和U型槽
Figure 104195DEST_PATH_IMAGE008
7的槽底贯通，小孔8的直径不超过U型槽底宽，如图3所示。所述的U型槽口和小孔中均填充有改性粉末。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (2)

1.一种工具钢搅拌摩擦加工改性的方法，其特征是它包括以下步骤：
首先，在工具钢工件（1）的上方开设槽口（2），同时制作与槽口尺寸相配的能放置在槽口（2）中的填充板材（3）；
其次，在填充板材（3）的左右两边分别开设2个U型槽，分别为U型槽I（4）、U型槽II（5）、U型槽III（6）和U型槽IV（7），使这截面呈“王”字形；
第三，在各U型槽的底部开设贯通小孔（8），使U型槽I（4）和U型槽III（6）的槽底贯通，U型槽II（5）和U型槽IV（7）的槽底贯通，小孔（8）的直径不超过U型槽底宽；
第四，向填充板材（3）上的四个U型槽里面添加填充粉末，粉末的主要成分及重量份为：Fe粉末80～90%，陶瓷粉末0.5～2.5%，Cu粉末1～3%，Cr粉末4～7%，Mo粉末4～7%，微量元素0.5%；
第五，将所述粉末搅拌均匀填在填充板材（3）上的四个U型槽里面并压结实，然后将填充板材（3）放入到工具钢工件（1）上开设的槽口（2）中，保证槽口（2）的宽度和长度以及深度与填充板材（3）的宽度、长度和深度相匹配；待填充板材（3）放置在槽口（2）上稳定后，先用钨铼合金制备的无搅拌针的搅拌头将填充板材（3）搅平于工具钢工件（1）的表面，形成固定状态，然后再用带有超过填充板材（3）厚度的搅拌针对填充板材（3）进行搅拌，形成稳定的改性层，提高工具钢工件表层的硬度、耐磨性、耐腐蚀性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的填充板材（3）的材质与工具钢工件（1）相同或优于工具钢工件（1）。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0716762A (ja) * 1993-07-01 1995-01-20 N D K Kako Center Kk アルミニウム材あるいはその合金材の表面硬化方法
JPH1150266A (ja) * 1997-07-30 1999-02-23 Showa Alum Corp 母材の局部的改質方法
JP2010150621A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Hitachi Ltd 複合材料および複合材料の製造方法
CN103981517A (zh) * 2014-05-07 2014-08-13 重庆理工大学 一种铝合金表面改性工艺及其制备的铝合金表面耐磨结构
CN106141422A (zh) * 2016-08-23 2016-11-23 山东建筑大学 一种提高热处理强化铝合金搅拌摩擦焊接头表面抗腐蚀性的方法
CN106480451A (zh) * 2016-10-20 2017-03-08 黄山学院 利用搅拌摩擦加工制备Cf/TiC‑TiB2表面改性层的方法
CN107849677A (zh) * 2015-07-23 2018-03-27 东华隆株式会社 表面改性部件的制造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8220693B2 (en) * 2009-11-09 2012-07-17 GM Global Technology Operations LLC Modified surfaces using friction stir processing

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0716762A (ja) * 1993-07-01 1995-01-20 N D K Kako Center Kk アルミニウム材あるいはその合金材の表面硬化方法
JPH1150266A (ja) * 1997-07-30 1999-02-23 Showa Alum Corp 母材の局部的改質方法
JP2010150621A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Hitachi Ltd 複合材料および複合材料の製造方法
CN103981517A (zh) * 2014-05-07 2014-08-13 重庆理工大学 一种铝合金表面改性工艺及其制备的铝合金表面耐磨结构
CN107849677A (zh) * 2015-07-23 2018-03-27 东华隆株式会社 表面改性部件的制造方法
CN106141422A (zh) * 2016-08-23 2016-11-23 山东建筑大学 一种提高热处理强化铝合金搅拌摩擦焊接头表面抗腐蚀性的方法
CN106480451A (zh) * 2016-10-20 2017-03-08 黄山学院 利用搅拌摩擦加工制备Cf/TiC‑TiB2表面改性层的方法

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