CN114395787B - 一种多金属熔融带状锯条局部强化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多金属熔融带状锯条局部强化装置及方法，该装置包括装夹机构、锯条进给机构、纳米电泳强化机构和异种金属熔融机构；所述装夹机构包括支撑板、电磁压紧模块以及压紧驱动机构；所述纳米电泳强化机构包括纳米材料混合模块和电泳机构，所述电泳机构包括电泳加工槽、电泳辅助电极、电泳辅助电源和电泳驱动机构，所述电泳辅助电极设置在电泳加工槽中，所述电泳加工槽通过输送管与纳米材料混合模块连接；所述异种金属熔融机构包括熔融加工腔、加热模块、抽真空模块以及辅助气体模块。本发明通过电泳辅助电场将多种纳米材料沉积在锯条的齿尖，再通过高温局部加热使高性能齿尖材料镶嵌在锯条的齿尖上，有利于提高焊接质量，节约焊接材料。

Description

一种多金属熔融带状锯条局部强化装置及方法

技术领域

本发明涉及锯条制造方法及装置，具体涉及一种多金属熔融带状锯条局部强化装置及方法。

背景技术

双金属带锯条，主要指的是齿尖材料为高速钢或其他高性能钢材，背材为弹簧钢等较为普通材料的带状锯条，齿尖材料具有硬度高、耐磨性好、红硬性强等特点，背材具有韧性好、抗疲劳性能优异的特点。

采用双金属焊接的方式制造锯条，可以节约稀有金属的使用，降低生产成本，却又能够满足零件加工的使用要求。金属带锯条作为一种下料工具，与其他工具相比具有效率高、可切割尺寸大、切缝窄、断面精度高等诸多优点，近年来受到越来越多的关注。

现有技术中，其焊接工艺主要有电子束焊、电阻对焊和激光焊，其中电子束焊需在真空环境下进行，每次开机后都需要抽真空，对生产效率影响较大，且设备价格昂贵，维修及保养成本都较高；电阻对焊虽设备便宜，但其焊接后的热影响区较大，且焊接质量不易控制，产品合格率难以控制；激光焊接相比于电子束焊无需真空环境，且设备成本及维修保养成本更低，相比于电阻对焊其焊接过程更易控制，焊缝质量更加优良。

目前激光焊接双金属带锯条的主要形式是弹簧钢带与高速钢带进行焊接，因为硬质合金是粉末烧结成型的，不能做成带状来进行连续激光焊接。此外，在背材与齿尖块材料的对焊定位中，由于背材齿距的加工误差等问题，会造成焊接错位现象的发生，若两种材料对接定位不准，将会导致焊缝质量的降低，会使双金属锯条产生锯齿脱落等问题，影响锯条的使用寿命。而且，齿尖材料由于形状不能和锯条的齿尖形状完全吻合，加工过程中，焊接位置的强度很难有效保证，极易产生脱落的现象。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种多金属熔融带状锯条局部强化装置，该局部强化装置通过电泳辅助电场将多种纳米材料沉积在锯条的齿尖，再通过高温局部加热的方法，使高性能齿尖材料镶嵌在锯条齿尖位置，有利于提高焊接质量，节约焊接材料。

本发明的另一个目的在于提供一种多金属熔融带状锯条局部强化方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种多金属熔融带状锯条局部强化装置，包括用于对锯条进行固定装夹的装夹机构、用于驱动锯条进行移动的锯条进给机构、用于将纳米强化材料沉积在锯条的齿尖上的纳米电泳强化机构以及用于将沉积的纳米材料熔融自结合在锯条的齿尖的异种金属熔融机构；

所述装夹机构包括用于对锯条进行支撑的支撑板、用于对锯条进行压紧的电磁压紧模块以及用于驱动电磁压紧模块进行移动的压紧驱动机构；

所述锯条进给机构包括导向块和进给驱动机构；

所述纳米电泳强化机构包括纳米材料混合模块和电泳机构，所述电泳机构包括电泳加工槽、电泳辅助电极、电泳辅助电源和电泳驱动机构，所述电泳辅助电极设置在电泳加工槽中，所述电泳加工槽通过输送管与纳米材料混合模块连接；所述电泳辅助电源分别通过导线与电泳辅助电极和锯条连接；

所述异种金属熔融机构包括熔融加工腔、加热模块、抽真空模块以及辅助气体模块。

上述多金属熔融带状锯条局部强化装置的工作原理为：

工作时，将带状锯条承放在支撑板上，通过电磁压紧模块将带状锯条待加工的齿尖牢牢固定在支撑板上；然后在电泳驱动机构的驱动下，电泳加工槽移动至与待加工的齿尖相对的预定位置，使待加工的齿尖插入电泳加工槽内。

与此同时，将纳米材料投放至纳米材料混合模块中，由纳米材料混合模块进行充分混合和稀释，通过输送管将纳米溶液输送到电泳加工槽中；接通电泳辅助电源，输出加工电参数，开始实施纳米溶液的定向沉积。沉积完成后，电泳驱动机构驱动电泳加工槽远离锯条。

通过进给驱动机构驱动锯条进行移动，使沉积有金属纳米材料的齿尖移动至异种金属熔融机构的熔融加工腔中；接通电源，根据不同的熔融金属种类，调节参数，进行高性能纳米齿尖材料熔融自结合焊接，最终达到多种金属材料在齿尖的焊接成型，实现多种高性能齿尖材料的共同利用和齿尖的稳固连接。

再在进给驱动机构的驱动下，锯条沿着导向块往前移动，将后方的待加工的齿尖移动至加工工位中，进行下一步处理。

本发明的一个优选方案，其中，所述压紧驱动机构由能够实现三个相互垂直的方向的驱动的三维运动平台构成。这样，配合进给驱动机构的运动，可以使带状锯条在加工过程中压紧锯条，使之不会随意移动。

本发明的一个优选方案，其中，所述导向块设置在支承板上，该导向块上设有导向槽。

本发明的一个优选方案，其中，所述进给驱动机构包括进给驱动电机和进给传动组件，具体结构可参考现有技术的传送结构。

本发明的一个优选方案，其中，所述纳米材料混合模块包括超声振动模块、磁力搅拌模块、稀释模块、混合胶体吸引模块和溶液循环模块。这样可以实现相同纳米颗粒或者不同颗粒或其他填充物与胶体溶液的稀释和充分混合，循环模块具有对胶体进行过滤、循环利用等功能。

本发明的一个优选方案，其中，所述电泳驱动机构由三维精密位移控制系统构成，实时控制电泳加工槽与锯条的齿尖的距离，并可以进行反馈调节，完成纳米材料的定向沉积。

一种多金属熔融带状锯条局部强化方法，包括以下步骤：

将带状锯条承放在支撑板上，通过电磁压紧模块将带状锯条待加工的齿尖牢牢固定在支撑板上；

通过电泳驱动机构驱动电泳加工槽移动至与待加工的齿尖相对的预定位置，使待加工的齿尖插入电泳加工槽内；

将纳米材料投放至纳米材料混合模块中，由纳米材料混合模块进行充分混合和稀释，通过输送管将纳米溶液输送到电泳加工槽中；

接通电泳辅助电源，开始实施纳米溶液的定向沉积，使纳米材料沉积在齿尖上；沉积完成后，电泳驱动机构驱动电泳加工槽远离锯条；

通过进给驱动机构驱动锯条进行移动，使沉积有金属纳米材料的齿尖移动至异种金属熔融机构的熔融加工腔中；

接通电源，根据熔融金属种类，调节参数，将金属纳米材料熔融自结合在齿尖上，形成双金属锯条。

本发明的一个优选方案，其中，在与齿尖配合之前，通过伸缩驱动机构驱动电泳辅助电极延伸至电泳加工槽之外；在与齿尖配合之后，通过伸缩驱动机构驱动电泳辅助电极缩回电泳加工槽内，继而开始电泳加工。

本发明的一个优选方案，其中，当上一个位置的齿尖完成加工后，在进给驱动机构的驱动下，锯条沿着导向块往前移动，将后方的待加工的齿尖移动至加工工位中，进行下一步处理。

进一步，当电泳机构对部分齿尖进行电泳沉积时，异种金属熔融机构对完成沉积后的齿尖进行金属纳米材料熔融强化。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明通过电泳辅助电场将多种纳米材料沉积在锯条的齿尖，再通过高温局部加热的方法，使高性能齿尖材料镶嵌在锯条齿尖位置，有利于提高焊接质量，节约焊接材料。

2、通过电泳辅助系统的作用，实现异种金属纳米材料的定向沉积，可以完美的贴合齿尖因加工精度产生的复杂表面，在熔融自结合过程中，能更好地的适应焊接过程，实现稳固的焊接。

附图说明

图1为本发明的多金属熔融带状锯条局部强化装置的结构简图。

图2-3为本发明的电泳辅助电极和电泳加工槽的两个不同工作状态的结构简图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

参见图1，本实施例的多金属熔融带状锯条局部强化装置，包括用于对锯条2进行固定装夹的装夹机构、用于驱动锯条2进行移动的锯条进给机构、用于将纳米强化材料沉积在锯条2的齿尖上的纳米电泳强化机构以及用于将沉积的纳米材料熔融自结合在锯条2的齿尖的异种金属熔融机构12。

所述装夹机构包括用于对锯条2进行支撑的支撑板1、用于对锯条2进行压紧的电磁压紧模块4以及用于驱动电磁压紧模块4进行移动的压紧驱动机构；具体地，所述电磁压紧模块4可参考现有的结构。其中，所述压紧驱动机构由能够实现三个相互垂直的方向的驱动的三维运动平台5构成。这样，配合进给驱动机构10的运动，可以使带状锯条在加工过程中压紧锯条，使之不会随意移动。

所述锯条进给机构包括导向块3和进给驱动机构10；其中，所述导向块3设置在支承板上，该导向块3上设有导向槽。

其中，所述进给驱动机构10包括进给驱动电机和进给传动组件，具体结构可参考现有技术的传送结构。

所述纳米电泳强化机构包括纳米材料混合模块11和电泳机构，所述电泳机构包括电泳加工槽8、电泳辅助电极7、电泳辅助电源6和电泳驱动机构，所述电泳辅助电极7设置在电泳加工槽8中，所述电泳加工槽8通过输送管与纳米材料混合模块11连接；所述电泳辅助电源6分别通过导线与电泳辅助电极7和锯条2连接。

其中，所述纳米材料混合模块11包括超声振动模块、磁力搅拌模块、稀释模块、混合胶体吸引模块和溶液循环模块。这样可以实现相同纳米颗粒或者不同颗粒或其他填充物与胶体溶液的稀释和充分混合，循环模块具有对胶体进行过滤、循环利用等功能。

参见图1，所述电泳驱动机构由三维精密位移控制系统9构成，实时控制电泳加工槽8与锯条2的齿尖的距离，并可以进行反馈调节，完成纳米材料的定向沉积。

参见图1，所述异种金属熔融机构12包括熔融加工腔、加热模块、抽真空模块以及辅助气体模块，具体结构可参考现有技术的传送结构。通过控制熔融加工腔内的温度，并在工作时保证里面的真空度或者通以其他辅助气体，保证锯条2局部表面异种金属熔融自结合时的需要。

参见图1-3，本实施例的多金属熔融带状锯条局部强化方法，包括以下步骤：

将带状锯条2承放在支撑板1上，通过电磁压紧模块4将带状锯条2待加工的齿尖牢牢固定在支撑板1上。

通过电泳驱动机构驱动电泳加工槽8移动至与待加工的齿尖相对的预定位置，使待加工的齿尖插入电泳加工槽8内。其中，在与齿尖配合之前，通过伸缩驱动机构驱动电泳辅助电极7延伸至电泳加工槽8之外，如图2；在与齿尖配合之后，通过伸缩驱动机构驱动电泳辅助电极7缩回电泳加工槽8内，继而开始电泳加工，如图3。这样，在齿尖插入电泳加工槽8时，可保证电泳加工槽8内充满混合好的纳米颗粒溶液，并保证不会外泄，起到减少溶液使用量的作用。

将纳米材料投放至纳米材料混合模块11中，由纳米材料混合模块11进行充分混合和稀释，通过输送管将纳米溶液输送到电泳加工槽8中。

接通电泳辅助电源6，开始实施纳米溶液的定向沉积，使纳米材料沉积在齿尖上；沉积完成后，电泳驱动机构驱动电泳加工槽8远离锯条2。

通过进给驱动机构10驱动锯条2进行移动，使沉积有金属纳米材料的齿尖移动至异种金属熔融机构12的熔融加工腔中。

接通电源，根据熔融金属种类，调节参数，将金属纳米材料熔融自结合在齿尖上，形成双金属锯条2。

其中，当上一个位置的齿尖完成加工后，在进给驱动机构10的驱动下，锯条2沿着导向块3往前移动，将后方的待加工的齿尖移动至加工工位中，进行下一步处理。

进一步，当电泳机构对部分齿尖进行电泳沉积时，异种金属熔融机构12对完成沉积后的齿尖进行金属纳米材料熔融强化。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多金属熔融带状锯条局部强化装置，其特征在于，包括用于对锯条进行固定装夹的装夹机构、用于驱动锯条进行移动的锯条进给机构、用于将纳米强化材料沉积在锯条的齿尖上的纳米电泳强化机构以及用于将沉积的纳米材料熔融自结合在锯条的齿尖的异种金属熔融机构；

所述装夹机构包括用于对锯条进行支撑的支撑板、用于对锯条进行压紧的电磁压紧模块以及用于驱动电磁压紧模块进行移动的压紧驱动机构；

所述锯条进给机构包括导向块和进给驱动机构；

所述纳米电泳强化机构包括纳米材料混合模块和电泳机构，所述电泳机构包括电泳加工槽、电泳辅助电极、电泳辅助电源和电泳驱动机构，所述电泳辅助电极设置在电泳加工槽中，所述电泳加工槽通过输送管与纳米材料混合模块连接；所述电泳辅助电源分别通过导线与电泳辅助电极和锯条连接；

所述异种金属熔融机构包括熔融加工腔、加热模块、抽真空模块以及辅助气体模块；

工作时，将带状锯条承放在支撑板上，通过电磁压紧模块将带状锯条待加工的齿尖牢牢固定在支撑板上；

通过电泳驱动机构驱动电泳加工槽移动至与待加工的齿尖相对的预定位置，使待加工的齿尖插入电泳加工槽内；在与齿尖配合之前，通过伸缩驱动机构驱动电泳辅助电极延伸至电泳加工槽之外；在与齿尖配合之后，通过伸缩驱动机构驱动电泳辅助电极缩回电泳加工槽内；

将纳米材料投放至纳米材料混合模块中，由纳米材料混合模块进行充分混合和稀释，通过输送管将纳米溶液输送到电泳加工槽中；

接通电泳辅助电源，开始实施纳米溶液的定向沉积，使纳米材料沉积在齿尖上；沉积完成后，电泳驱动机构驱动电泳加工槽远离锯条；

通过进给驱动机构驱动锯条进行移动，使沉积有金属纳米材料的齿尖移动至异种金属熔融机构的熔融加工腔中；

接通电源，根据熔融金属种类，调节参数，将金属纳米材料熔融自结合在齿尖上，形成双金属锯条。

2.根据权利要求1所述的多金属熔融带状锯条局部强化装置，其特征在于，所述压紧驱动机构由能够实现三个相互垂直的方向的驱动的三维运动平台构成。

3.根据权利要求1所述的多金属熔融带状锯条局部强化装置，其特征在于，所述导向块设置在支承板上，该导向块上设有导向槽。

4.根据权利要求1所述的多金属熔融带状锯条局部强化装置，其特征在于，所述进给驱动机构包括进给驱动电机和进给传动组件。

5.根据权利要求1所述的多金属熔融带状锯条局部强化装置，其特征在于，所述纳米材料混合模块包括超声振动模块、磁力搅拌模块、稀释模块、混合胶体吸引模块和溶液循环模块。

6.根据权利要求1所述的多金属熔融带状锯条局部强化装置，其特征在于，所述电泳驱动机构由三维精密位移控制系统构成，实时控制电泳加工槽与锯条的齿尖的距离，并可以进行反馈调节，完成纳米材料的定向沉积。

7.根据权利要求1所述的多金属熔融带状锯条局部强化装置，其特征在于，当上一个位置的齿尖完成加工后，在进给驱动机构的驱动下，锯条沿着导向块往前移动，将后方的待加工的齿尖移动至加工工位中，进行下一步处理。

8.根据权利要求7所述的多金属熔融带状锯条局部强化装置，其特征在于，当电泳机构对部分齿尖进行电泳沉积时，异种金属熔融机构对完成沉积后的齿尖进行金属纳米材料熔融强化。

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