CN111719100B - 一种镁合金表面韧化处理工艺方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种镁合金表面韧化处理工艺方法及其装置，包括以下步骤：准备好镁合金棒/管材，并将其水平固定放置；利用外力使镁合金棒/管材做水平运动；利用旋转摩擦机的模具与镁合金棒/管材的表面接触，模具的内表面凹凸不平，旋转摩擦机驱动旋转摩擦模具做旋转运动，这样镁合金棒/管材的整个外表面都能够受到极大的剪切变形；当镁合金棒/管材的外表面被剪切完毕，关闭旋转摩擦机，使得模具停止运动，停止镁合金棒/管材的移动。本发明提供的镁合金表面韧化处理工艺方法及其装置，提高了镁合金棒材表面的韧性，在镁合金受碰撞或压迫时，不易破损和掉渣，经处理后极大改善镁合金表面耐磨性和耐腐蚀性。

Description

一种镁合金表面韧化处理工艺方法及其装置
技术领域
本发明属于镁合金韧化技术领域，具体说是涉及一种镁合金表面韧化处理工艺方法及其装置。
背景技术
镁合金由于具有较小的密度，使其在许多场合具有十分显著的优势。特别是在航空、航天以及汽车、摩托车、高速/轻轨列车等交通工具轻量化方面具有难以替代的优势。构件的密度小可以节省能源，在高速运动的场合还具有惯性小的优势，这对于交通工具的启动和制动具有显著作用。这些应用场合对镁合金材料的力学性能以及性能的均匀一致性要求非常高。镁合金材料的强度、韧性以及抗疲劳性能等力学性能都强烈的依赖于内部组织，即组织越细小均匀，力学性能以及性能的均匀一致性越高；反之亦然。
实际生产中，往往为了特定的需要，常常在镁合金的表面进行韧化，然而，常规的锻压变形加工、挤压变形加工、轧制变形加工、冲压变形加工，并不能得到力学性能高的产品，甚至还会发生开裂等缺陷，因此，有必要针对这一技术问题进行解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镁合金表面韧化处理工艺方法及其装置，解决了目前镁合金棒材表面韧性低，受碰撞或压迫时易破损、易掉渣的缺点，经处理后极大改善镁合金表面耐磨性和耐腐蚀性。
一种镁合金表面韧化处理工艺方法，包括以下步骤：
步骤S1:准备好镁合金棒/管材，并将其水平固定放置；
步骤S2：利用外力，使得镁合金棒/管材做水平运动；
步骤S3：准备好旋转摩擦机，使得旋转摩擦机的模具与镁合金棒/管材的表面接触，模具的内表面凹凸不平，旋转摩擦机在工作的同时，驱动旋转摩擦模具做旋转运动，这样镁合金棒/管材的整个外表面都能够受到极大的剪切变形；
步骤S4：当镁合金棒/管材的外表面被剪切完毕，关闭旋转摩擦机，使得模具停止运动，停止镁合金棒/管材的移动。
所述步骤S1中，将镁合金棒/管材的一端与随动支架一连接，随动支架一通过固定销固定，另一端通过夹持组件与随动支架二连接，调整好随动支架一和随动支架二的位置，使得镁合金棒/管材处于水平状态；
随动支架一与夹持组件分别与镁合金棒/管材铰接连接，使得镁合金棒/管材可以实现旋转的动作。
所述步骤S2中，将夹持组件与驱动机构连接，驱动机构用于驱动夹持组件和镁合金棒做平移运动。
所述步骤S3中，模具内表面成螺纹状，在驱动机构和模具的作用下，镁合金棒的表面将受极大的剪切变形，由此产生较大的残余应力，增加棒/管材表面强度及硬度，同时，摩擦产生的温度升高有助于镁合金棒/管材表面的回复再结晶过程，使得表面晶粒细小，获得良好的韧化过程。
所述步骤S3中，设置有耐高温探测器，使得耐高温探测器能够对处理过的镁合金棒/管材表面进行测温，保证其温度处于镁合金材料回复再结晶的温度，并适当的调整镁合金棒/管材的旋转速度，或者模具的移动速度。
所述镁合金棒/管材的旋转速度为10转/分钟、20转/分钟和30转/分钟中的任意一种，所述模具的平移速度为5-30mm/分钟。
包括与镁合金棒/管材的一端连接的随动支架一、与所述镁合金棒/管材另一端连接的夹持组件、与所述夹持组件连接的随动支架二和用于所述镁合金棒/管材旋转的驱动机构，以及与所述镁合金棒/管材外表面接触的摩擦装置，所述夹持组件铰接设置在所述随动支架二上，所述随动支架一和所述随动支架二可平移运动地设置在底板上，所述镁合金棒/管材的一端与所述随动支架一铰接连接。
所述镁合金棒/管材的一端通过轴承与所述随动支架一连接，所述镁合金棒/管材的另一端与所述夹持组件固定连接，所述夹持组件通过轴承与所述随动支架二连接；
所述随动支架一和所述随动支架二的底端可滑移的设置在所述底板的滑槽内。
所述摩擦装置包括与所述镁合金棒/管材外表面接触的模具，以及驱动所述模具旋转的旋转摩擦机，所述模具的内腔套设在所述镁合金棒/管材的外表面。
所述模具的内腔设置有螺纹状。
本发明达成以下显著效果：
(1)本发明采用旋转摩擦处理加工的方法对镁合金表面进行处理，能克服目前工艺的局限性，固相冶金结合，组织晶粒细小，大大提高零件表面的耐磨性，残余应力和变形很小，无熔化缺陷；
(2)本发明加工方法，不产生电弧和化学污染物质，绿色无污染，节能环保；生产效率高，自动化程度高，适合批量生产。
附图说明
图1为本发明实施例中韧化处理装置的结构示意图。
图2为本发明实施例中模具的结构示意图。
图3为本发明实施例中镁合金表面的组织图。
图4为本发明实施例中原始镁合金表面的组织图。
其中，附图标记为：1、随动支架一；1-1、底板；2、随动支架二；3、驱动机构；4、换向阀；5、供油装置；6、转动变速机构；7、转动换向机构；8、电机；9、镁合金棒/管材；9-1、模具。
具体实施方式
为了能更加清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
参见图1和图2，一种镁合金表面韧化处理工艺方法，包括以下步骤：
步骤S1:准备好镁合金棒/管材9，并将其水平固定放置；
步骤S2：利用外力，使得镁合金棒/管材9做旋转运动；
步骤S3：准备好旋转摩擦机，使得旋转摩擦机的模具9-1与镁合金棒/管材9的表面接触，模具9-1的内表面凹凸不平，旋转摩擦机在工作的同时，驱动旋转摩擦模具9-1做旋转运动，这样镁合金棒/管材9的整个外表面都能够受到极大的剪切变形；
步骤S4：当镁合金棒/管材9的外表面被剪切完毕，关闭旋转摩擦机，使得模具9-1停止运动，停止镁合金棒/管材9的移动。
步骤S1中，将镁合金棒/管材9的一端与随动支架一1连接，随动支架一1通过固定销固定，另一端通过夹持组件与随动支架二2连接，调整好随动支架一1和随动支架二2的位置，使得镁合金棒/管材9处于水平状态；
随动支架一1与夹持组件分别与镁合金棒/管材9铰接连接，使得镁合金棒/管材9可以实现旋转的动作。
本专利中的夹持组件类似于车床卡盘，即三爪机构，这在生产实践中，为常用的机械结构，在此不再详述。
步骤S2中，将夹持组件与驱动机构3连接，驱动机构3用于驱动夹持组件和镁合金棒做旋转运动。
本专利中，驱动机构3为液压缸，在液压缸的作用下，使得夹持组件做旋转运动。
步骤S3中，模具9-1内表面成螺纹状，在驱动机构3和模具9-1的作用下，镁合金棒的表面将受极大的剪切变形，由此产生较大的残余应力，增加棒/管材表面强度及硬度，同时，摩擦产生的温度升高有助于镁合金棒/管材9表面的回复再结晶过程，使得表面晶粒细小，获得良好的韧化过程。
参见图3和图4，镁合金棒在实验前的强度为240Mpa，拉伸率为25.2％，硬度值为48HV；实验后的强度为300Mpa，拉伸率为10.5％，硬度值为60HV。
步骤S3中，设置有耐高温探测器，使得耐高温探测器能够对处理过的镁合金棒/管材9表面进行测温，保证其温度处于镁合金材料回复再结晶的温度，并适当的调整镁合金棒/管材9的旋转速度，或者模具9-1的移动速度。
镁合金棒/管材9的旋转速度为10转/分钟、20转/分钟和30转/分钟中的任意一种，模具9-1的平移速度为5-30mm/分钟。
包括与镁合金棒/管材9的一端连接的随动支架一1、与镁合金棒/管材9另一端连接的夹持组件、与夹持组件连接的随动支架二2和用于镁合金棒/管材9旋转的驱动机构3，以及与镁合金棒/管材9外表面接触的摩擦装置，夹持组件铰接设置在随动支架二2上，随动支架一1和随动支架二2可平移运动地设置在底板1-1上，镁合金棒/管材9的一端与随动支架一1铰接连接。
镁合金棒/管材9的一端通过轴承与随动支架一1连接，镁合金棒/管材9的另一端与夹持组件固定连接，夹持组件通过轴承与随动支架二2连接；
随动支架一1和随动支架二2的底端可滑移的设置在底板1-1的滑槽内。
摩擦装置包括与镁合金棒/管材9外表面接触的模具9-1，以及驱动模具9-1旋转的旋转摩擦机，模具9-1的内腔套设在镁合金棒/管材9的外表面。
模具9-1的内腔设置有螺纹状。
本发明具体工作过程：
换向阀4设置在驱动机构3和供油装置5之间，用于实现液压油流的沟通、切断和换向，以及压力卸载和顺序动作控制，靠阀芯与阀体相对运动的方向来控制；
通过转动换向机构7，电机8驱动转动变速机构6旋转，进而带动模具9-1旋转移动；
本专利中的供油装置5为现有技术可实现的装置，在此不再详述。
本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种镁合金表面韧化处理工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1:准备好镁合金棒/管材，并将其水平固定放置；
步骤S2：利用外力，使得镁合金棒/管材做水平运动；
步骤S3：准备好旋转摩擦机，使得旋转摩擦机的模具与镁合金棒/管材的表面接触，模具的内表面凹凸不平，旋转摩擦机在工作的同时，驱动旋转摩擦模具做旋转运动，这样镁合金棒/管材的整个外表面都能够受到极大的剪切变形；
步骤S4：当镁合金棒/管材的外表面被剪切完毕，关闭旋转摩擦机，使得模具停止运动，停止镁合金棒/管材的移动；
所述步骤S1中，将镁合金棒/管材的一端与随动支架一连接，随动支架一通过固定销固定，另一端通过夹持组件与随动支架二连接，调整好随动支架一和随动支架二的位置，使得镁合金棒/管材处于水平状态；
随动支架一与夹持组件分别与镁合金棒/管材铰接连接，使得镁合金棒/管材可以实现平移的动作；
所述步骤S2中，将夹持组件与驱动机构连接，驱动机构用于驱动夹持组件和镁合金棒做平移运动；
所述步骤S3中，模具内表面成螺纹状，在驱动机构和模具的作用下，镁合金棒的表面将受极大的剪切变形，由此产生较大的残余应力，增加棒/管材表面强度及硬度，分别达到300MPa和60HV；
同时，摩擦产生的温度升高有助于镁合金棒/管材表面的回复再结晶过程，使得表面晶粒细小，获得良好的韧化过程。
2.根据权利要求1所述的镁合金表面韧化处理工艺方法，其特征在于，所述步骤S3中，设置有耐高温探测器，使得耐高温探测器能够对处理过的镁合金棒/管材表面进行测温，保证其温度处于镁合金材料回复再结晶的温度，并适当的调整镁合金棒/管材的旋转速度，或者模具的移动速度。
3.根据权利要求2所述的镁合金表面韧化处理工艺方法，其特征在于，所述模具的速度为10转/分钟、20转/分钟和30转/分钟中的任意一种，所述镁合金棒/管材的平移速度为5-30mm/分钟。
4.一种镁合金表面韧化处理装置，其特征在于，包括与镁合金棒/管材的一端连接的随动支架一、与所述镁合金棒/管材另一端连接的夹持组件、与所述夹持组件连接的随动支架二和用于所述镁合金棒/管材旋转的驱动机构，以及与所述镁合金棒/管材外表面接触的摩擦装置，所述夹持组件铰接设置在所述随动支架二上，所述随动支架一和所述随动支架二可平移运动地设置在底板上，所述镁合金棒/管材的一端与所述随动支架一铰接连接；
所述镁合金棒/管材的一端通过轴承与所述随动支架一连接，所述镁合金棒/管材的另一端与所述夹持组件固定连接，所述夹持组件通过轴承与所述随动支架二连接；
所述随动支架一和所述随动支架二的底端可滑移的设置在所述底板的滑槽内；
所述摩擦装置包括与所述镁合金棒/管材外表面接触的模具，以及驱动所述模具旋转的旋转摩擦机，所述模具的内腔套设在所述镁合金棒/管材的外表面；
所述模具的内腔设置有螺纹状。
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