CN115161451A - 转轴及其表面处理设备、表面处理方法、电子设备 - Google Patents
转轴及其表面处理设备、表面处理方法、电子设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115161451A CN115161451A CN202110368726.0A CN202110368726A CN115161451A CN 115161451 A CN115161451 A CN 115161451A CN 202110368726 A CN202110368726 A CN 202110368726A CN 115161451 A CN115161451 A CN 115161451A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rotating shaft
- pressure head
- surface treatment
- rotating
- ram
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
- C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
- C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C11/00—Pivots; Pivotal connections
- F16C11/04—Pivotal connections
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
本申请提供一种转轴及其表面处理设备、表面处理方法、电子设备。该表面处理设备包括:环套和转动装置,其中,环套用于套设在转轴外,并限制转轴沿径向发生变形;转动装置设置于环套的两端,用于对转轴施加剪切应力,以使转轴产生扭转变形,以在转轴的表面形成纳米层。通过这种方式,能够大大提高转轴的耐磨性。
Description
技术领域
本申请涉及材料表面加工的技术领域,具体是涉及一种转轴及其表面处理设备、表面处理方法、电子设备。
背景技术
转轴为机械结构中常用到的零部件,由于在服役过程中会与连接的部件之间相对转动而产生摩擦,从而对于转轴在耐摩擦磨损性能方面往往有较高的要求。
为了解决转轴服役过程中摩擦磨损的问题,相关技术中,常从转轴的选材、热处理工艺、加工工艺等方面来考虑。
发明内容
本申请实施例提供一种转轴的表面处理设备,包括:环套和转动装置,其中,环套用于套设在所述转轴外,并限制所述转轴沿径向发生变形;转动装置设置于所述环套的两端,用于对所述转轴施加剪切应力,以使所述转轴产生扭转变形,以在所述转轴的表面形成纳米层。
本申请实施例提供一种转轴的表面处理方法,包括如下步骤:提供一转轴;对所述转轴施加剪切应力,以使所述转轴的表面发生扭转变形,以在所述转轴的表面形成纳米层。
本申请实施例提供一种转轴,所述转轴的表面具有预设厚度的纳米层,其中,所述纳米层由所述转轴经扭转变形处理形成。
本申请实施例还提供一种电子设备,包括转轴、第一功能组件及第二功能组件,其中,所述转轴为如上所述的转轴,或经如上所述的转轴的处理方法处理得到的转轴;所述第一功能组件及第二功能组件,分别连接设置于所述转轴的两侧,并相对于所述转轴可转动以呈折叠状态或展开状态。
相对于现有技术,本申请实施例提供的转轴的表面处理设备及处理方法通过对转轴施加剪切应力,以使得转轴的表面发生扭转变形,从而可以在转轴的表面形成纳米层,进而能提高转轴的耐磨性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
图2是本申请实施例提供的一种转轴的结构示意图;
图3是本申请实施例中转轴表面的纳米层沿径向分布示意图;
图4是本申请实施例提供的一种转轴的表面处理设备示意图;
图5是本申请实施例提供的另一种转轴的表面处理设备示意图;
图6是本申请实施例提供的一种转轴的表面处理方法的流程图;
图7是本申请实施例提供的图4中步骤M602的流程示意图;
图8是申请实施例提供的另一种转轴的表面处理方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是,以下实施例仅用于说明本申请,但不对本申请的范围进行限定。同样的,以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。
在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在介绍本申请实施例提供的转轴及其表面处理设备、表面处理方法、电子设备之前,首先介绍相关技术中表面处理的三种方案:
(1)涂层或复合涂层表面处理,涂层或复合涂层是一种比较实用的保护构件表面处理技术。目前国内外常用电镀、化学镀、激光熔覆、物理气相沉积(physical vapourdeposition,PVD)、化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)和热喷涂等手段在构件表面制备高耐磨性金属或陶瓷复合涂层。电镀方式表面耐磨性能改善效果有限,但无法满足越来越高的使用要求,且制备过程对环境有严重污染。化学镀方式使悬浮的微粒与金属共沉积在基体表面,该技术沉积速度偏低且污染环境。PVD与CVD虽然具有工艺简单,对环境无污染,耗材少,成膜致密均匀等优点,但成本昂贵,成膜速度极低,不适合较厚涂层的量产,且较薄成膜在高载荷下服役容易导致膜层脱落。而热喷涂方式操作工艺简单、灵活多变,可实现材料种类繁多,且热喷涂层通常具备由于耐磨性能,但其延展性较低,且润滑性较差,在高载荷作用下寿命降低风险。
(2)渗氮表面处理,渗氮主要依靠N原子或离子在金属表层的扩散形成一定的应力层,提升表面硬度,改善耐磨性,延长使用寿命。目前主要采用磁控溅射、离子渗氮、激光气体渗氮以及气体渗氮方式在金属表面形成改性层。磁控溅射一般形成的渗氮膜较薄,结合力差,性能稍差。离子渗氮成本较高,不能对复杂构件进行处理。激光渗氮形成的组织较致密,渗氮层与基体结合力较好,但高密度激光加热及基体的激冷作用,容易在表层形成极大的热应力导致开裂。相比之下,气体渗氮简单易行,成本低廉,但主要靠N原子扩散,扩散效率较低,因此存在氮化速度慢,渗层薄,渗层脆等缺点。
(3)大塑性变形技术(severe plastic deformation,SPD)表面处理,主要通过在金属表面施加外力,使金属表面发生剧烈塑性变形,导致表面晶粒组织细化并逐步转变为纳米晶,使表面获得一定尺寸的纳米层,从而达到提升耐磨性目的。目前常用工艺有喷丸、机械研磨等,优点:可加工形成表面纳米梯度组织,提升耐磨性,缺点:加工效率低,对复杂外形尺寸难加工,加工温度高,需配备降温系统,成本较高。
请参阅图1,图1是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。其中,该电子设备可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等此处不做限定。
具体地,该电子设备可包括转轴400、第一功能组件600和第二功能组件700。其中,第一功能组件600和第二功能组件700可分别转动连接设置于转轴400的两侧,即,第一功能组件600和第二功能组件700均与转轴400连接,且可相对于转轴400转动,并通过相对于转轴400的转动而使得二者之间呈相对折叠状态或相对展开状态。
其中,第一功能组件600和第二功能组件700可分别执行相应的功能。在一个应用场景中,第一功能组件600包括第一显示屏,第二功能组件700可包括第二显示屏,从而第一功能组件600和第二功能组件700呈折叠状态时,第一显示屏和第二显示屏扣合在内部,以进行保护;而在第一功能组件600和第二功能组件700呈展开状态时,打开第一显示屏和第二显示屏,从而能够拼接成一个大显示屏,或者进行双屏显示。
当然,第一功能组件600和第二功能组件700还可包括其它结构,具体可根据实际需求进行设置,此处不做限定。
进一步地,请一并参阅图2和图3,图2是本申请实施例提供的一种转轴的结构示意图,图3是本申请实施例中转轴表面的纳米层沿径向分布示意图。
转轴400的材质可以为纯金属,或者合金,其形状可以为尺寸均匀的圆柱形,或者也可以根据实际的应用场景设置为其它柱形,例如直径沿转轴400的轴向呈阶梯变化等。
转轴400的直径和轴向长度也可根据具体所应用的电子设备的尺寸而定,例如直径可大于1mm等,此处不做限定。
本实施例中,转轴400的表面可具有一纳米层501,该纳米层501的厚度可以为20-50μm,具体如20μm、30μm、40μm、50μm等;该纳米层501中纳米晶粒的尺寸可以为10-100nm,如10nm、20nm、40nm、60nm、80nm、100nm等。
需要说明的是,该纳米层501可由转轴400本身在一定外界作用下形成,具体可以是通过扭转变形处理形成,通过在表面形成细化的纳米晶,从而使得转轴400表面的硬度、耐磨性得到提升,从而在与第一功能组件600和第二功能组件700之间反复的相对转动摩擦下,仍能够保持良好的性能,从而能够提高电子设备的可靠性。
需要指出的是,在其它实施例中,转轴400也可以应用于生产、生活中所使用其它的工具、设备当中,例如可应用于汽车、医疗设备、家用电器等,通过与其它构件的转动连接,以使得该构件能够相对于转轴400转动,从而实现相应的功能。
进一步地,本实施例中的转轴400可利用转轴的表面处理设备进行表面处理而得到。
具体地,请进一步参阅图4,图4是本申请实施例提供的一种转轴的表面处理设备示意图。
本申请的表面处理设备包括环套200和转动装置100,其中,环套200用于套设在转轴400外,以限制转轴400沿径向发生变形;转动装置100设置在环套200的两端,用于对转轴400施加剪切应力,以使转轴400产生扭转变形,以在转轴400的表面形成纳米层501,如图3所示,转轴400所形成的纳米层501位于转轴表面,在转轴心部,晶粒组织为粗晶组织502。
请继续参阅图4,具体地,环套200内形成容置空间201,用于放置需要进行表面处理的转轴400。其中,容置空间201的形状与转轴400的形状大致匹配,例如,本实施例的转轴400呈圆柱状,容置空间201也呈圆柱状。容置空间201的尺寸与转轴400的尺寸也大致匹配,例如,容置空间201转轴400的直径等于或者略小于容置空间201的直径,以使转轴400的表面可以与环套200接触。环套200由刚性材料制成,从而将转轴400的形状限制为容置空间201的形状,从而防止转轴400在受到剪切应力时发生沿垂直于转轴400轴向方向的变形。值得一提的是,转轴400沿轴向方向的长度大于环套200沿所述轴向方向的长度,当转轴400放入环套200的容置空间201中时,转轴400的至少一个端面凸出于环套200之外。本实施例中,转轴400的两个端面均凸出于环套200之外。
转动装置100可以包括第一压头101和第二压头102。第一压头101设置于环套200的一端,第二压头102设置于环套200的另一端,并与第一压头101相对。其中,第一压头101和第二压头102的形状可以不同。
第一压头101和第二压头102用于共同挤压转轴400的两端以对转轴400施加轴向载荷,其中,轴向载荷即平行于转轴400的轴向的载荷,也即,平行于转轴400的轴向的作用力。并且,第一压头101和第二压头102中的至少一者可相对于环套200发生转动,以带动转轴400的表面发生扭转变形。
具体而言,第一压头101位于转轴400轴向的一端,由于转轴400的端面相对于环套200凸出,因而,第一压头101可以与转轴400的对应的端面紧密接触,以对转轴400施加平行于转轴轴向的载荷。其中,第一压头101与转轴400接触的面为第一表面1001。
第二压头102位于转轴400轴向的另一端,由于转轴400的端面相对于环套200凸出,因而,第二压头102可以与转轴400的对应的端面紧密接触,以对转轴400施加平行于转轴轴向的载荷。其中,第二压头102与转轴400接触的面为第二表面1002。
值得一提的是,转轴400与第一压头101接触的端面为第三表面4001,与第二压头102接触的端面为第四表面4002。第一表面1001的面积大于第三表面4001的面积,第二表面1002的面积大于第四表面4002的面积,从而可以确保第一表面1001与第三表面4001的边缘接触,以及,确保第二表面1002与第四表面4002的边缘接触,使得第一压头101和第二压头102中的至少一者发生转动的时候,可以带动转轴400的侧表面发生扭转变形,进而保证产生的纳米层位于转轴400表面。
本实施例中,第一压头101和第二压头102均可相对于环套200发生转动。一些实施例中,第一压头101和第二压头102的转动方向可以相同且转动速度相异。或者,一些实施例中,第一压头101和第二压头102的转动方向相异。
本实施例中,第一压头101的转动轴线、环套200的中心轴线以及第二压头102的转动轴线相互重合。以确保转轴400绕转轴400的中心轴线产生扭转变形,且所产生的纳米层可以均匀的分布于转轴400表面。
一些实施例中,第一压头101和第二压头102的转动可以通过驱动装置进行驱动。举例而言,本申请的表面处理设备还包括第一驱动装置301和第二驱动装置302。
其中,第一驱动装置301与第一压头101连接,用于驱动第一压头101对转轴400施加轴向载荷,以及驱动第一压头101发生转动。第二驱动装置302与第二压头102连接,用于驱动第二压头102对转轴400施加轴向载荷,以及驱动第二压头102发生转动。
具体地,工作时,第一压头101和第二压头102同时朝相对的方向向转轴400施加轴向载荷,即,第一压头101和第二压头102共同挤压转轴400,使第一压头101与转轴400之间以及第二压头102与转轴400之间产生了相互作用力。当第一压头101与第二压头102同时绕转轴400的轴向沿相反方向转动时,或者第一压头101与第二压头102同时绕转轴400的轴向沿相同方向转动、但转动速度不同时,第一压头101与转轴400之间以及第二压头102与转轴400之间摩擦力引起了剪切应力,所述剪切应力作用于转轴400,可以使转轴400产生剪切变形,从而导致转轴400表面晶粒组织细化并逐步转变为纳米晶,进而使转轴400表面获得一定尺寸(例如,厚度)的纳米层。
本申请的转轴的表面处理设备可以通过控制第一压头101和第二压头102对转轴400施加的轴向载荷来改变转轴400所受到的剪切应力,从而控制转轴400的扭转变形程度,进而可以控制纳米层501的尺寸。
本申请还可以通过控制第一压头101和第二压头102对转轴400施加的轴向载荷,以及第一压头101和第二压头102的相对转动圈数来控制所形成的纳米层501的尺寸。
请继续参阅图3,纳米层501位于转轴400表面,由转轴400的表面晶粒组织在高压扭转变形中细化而成,在转轴心部,晶粒组织为粗晶组织502。表面纳米层501提升材料耐磨性:一方面是因为纳米层501具有较高的强度和硬度,磨粒压入所述纳米层的深度小,在摩擦磨损过程中对材料表面运动的阻力较小,所以表面纳米化样品的摩擦系数及磨粒磨损所造成的磨损量都比较小;另一方面是因为表面纳米层501能有效抑制裂纹的萌生,而心部的粗晶组织502又可以阻止裂纹的扩展,因此在相同载荷下,表面纳米化样品较未处理样品更难于发生疲劳磨损。
本申请实施例提供的转轴的表面处理设备及处理方法通过对转轴施加剪切应力,以使得转轴的表面发生扭转变形,从而可以在转轴的表面形成纳米层,进而能提高转轴的耐磨性。并且,本申请还可以通过控制施加在转轴的轴向载荷来控制剪切应力,通过控制所述轴向载荷和第一压头和第二压头的相对转动圈数,以控制转轴的扭转变形程度,进而可控制纳米层尺寸,在工业应用上没有明显的技术限制,且无环境污染,具有一次成型性,工艺更加简便、加工效率高、成本低廉,不受材料选型、材料初始状态限制等优点。
请参阅图5,图5是本申请实施例提供的另一种转轴的表面处理设备示意图。
本实施例与上述实施例的区别在于,第一压头101固定连接在环套200上,当转轴400放置到容置空间201中时,转轴400的一端与第一压头101接触,另一端凸出于环套200之外,第二压头102与转轴400的另一端接触。驱动装置302与第二压头102连接,用于驱动第二压头102挤压转轴400凸出于环套200之外的一端,并驱动第二压头102转动,以带动转轴400的表面发生扭转变形。
具体地,工作时,当第二压头102向转轴400施加轴向载荷时,对应地,第一压头101也会对转轴400施加轴向载荷,此时,第一压头101和第二压头102同时朝相对的方向向转轴400施加轴向载荷,使第一压头101与所述转轴400之间以及第二压头102与转轴400之间产生了相互作用力,当第二压头102绕转轴400轴向转动时,第一压头101与转轴400之间以及第二压头102与转轴400之间摩擦力引起了剪切应力,所述剪切应力作用于转轴400,可以使所述转轴400产生剪切变形,从而导致转轴400表面晶粒组织细化并逐步转变为纳米晶,进而使转轴400表面获得一定尺寸的纳米层。
请参阅图6,图6是本申请实施例提供的一种转轴的表面处理方法的流程图,该表面处理方法包括如下步骤:
M601、提供一转轴。
具体地,步骤M601中的转轴的原材料可以是各种纯金属或合金,且原材料初始状态包括但不限于铸态、凝固态、冷变形态或热加工态。
M602、对所述转轴施加剪切应力,以使所述转轴的表面发生扭转变形,以在所述转轴的表面形成纳米层。
一些实施例中,步骤M602可以通过上述任一实施例的转轴的表面处理装置来实现。如图7所示,图7是图6中步骤M602的流程示意图,步骤M602进一步包括以下步骤:
M6021、将所述转轴放置在一环套中,以限制所述转轴沿径向发生变形。
M6022、在所述转轴的一端设置一第一压头,在所述转轴的另一端设置一第二压头,以通过所述第一压头和所述第二压头对所述转轴施加轴向载荷。
M6023、转动所述第一压头和第二压头中的至少一个,以带动所述转轴两端发生相对转动,以使所述转轴的表面发生扭转变形。
步骤M6023中,转动所述第一压头和第二压头中的至少一个包括三种情况:转动所述第一压头或第二压头;或转动所述第一压头和第二压头,其中,所述第一压头和所述第二压头的转动方向相同,转动速度不同;或转动所述第一压头和第二压头,其中,所述第一压头和所述第二压头的转动方向不同。
以上三种情况都可以使第一压头和第二压头发生相对转动,进而带动转轴两端发生相对转动,使转轴表面发生扭转变形。
步骤M602中,可以通过改变施加在所述转轴上的轴向载荷以改变所述剪切应力。还可以通过控制施加在所述转轴上的轴向载荷和所述第一压头和第二压头的相对转动圈数以控制所形成的所述纳米层的尺寸。所述相对转动圈数的范围可以为1至5圈。
具体地,改变施加在转轴上的轴向载荷可以改变压头与转轴间的扭转摩擦力,进而改变剪切应力,改变纳米层尺寸。轴向载荷选择的依据是转轴材料的强度,材料强度越高选择所述轴向载荷越大。轴向载荷范围可以为一到几十GPa。改变第一压头和第二压头的相对转动圈数可以改变扭矩,进而改变转轴的扭转变形程度,控制纳米层尺寸。
请参阅图8,图8是本申请实施例提供的另一种转轴的表面处理方法的流程图,包括如下步骤:
M701、提供一转轴。
具体地,步骤M701中的转轴的原材料可以是各种纯金属或合金,且原材料初始状态包括但不限于铸态、凝固态、冷变形态或热加工态。
M702、对所述转轴的表面进行抛光。
步骤M702中,可以依次用200#、1200#砂轮粗抛所述转轴,去除所述转轴表面油脂、氧化物等杂质,然后用布轮抛光,使转轴原材料表面达到镜面效果。
M703、对所述转轴施加剪切应力,以使所述转轴的表面发生扭转变形,以在所述转轴的表面形成纳米层。
其中,M703与上述实施例的M602类似,在此不再赘述。
M704、对形成所述纳米层的转轴的表面进行抛光,其中,抛光深度可以小于等于200μm。
其中,抛光的目的是使所述转轴表面平整度达到使用要求。对于其他使用场景,抛光深度可以根据实际需要进行调整。在抛光之后,可以采用酒精对转轴进行清洗,然后进行烘干。
通过上述方式,可对转轴的硬度、耐磨性等进行提升。
在一应用场景中,选用直径为5mm、轴向长度为30mm的低碳钢材质的转轴,对经上述表面处理方法处理的转轴进行显微硬度测试,且分别对经上述表面处理方法以及未经上述表面处理方法处理的转轴进行显微硬度测试和摩擦磨损测试。其中,经上述表面处理方法处理后的转轴的表面纳米层的厚度为20μm。具体地,摩擦磨损测试所采用的仪器为摩擦磨损试验机。检测结果请分别参阅下表1和表2。
表1经表面处理后转轴的径向硬度分布
表2转轴表面处理前后的磨损量与摩擦系数
注:摩擦实验条件,摩擦配金刚石四棱锥,摩擦载荷:2、4、6、8、10N,频率100次/min,总时间60min。
从上述表1中能够看出,经上述表面处理后,转轴的表面的硬度显著高于转轴的内部,且随着离表面的距离的增大,硬度有一定的减小趋势。也就是说,通过上述的表面处理方法,能够显著提高转轴表面的硬度。
从表2中能够看出,与未经上述表面处理方法进行表面处理的转轴相比,经上述表面处理方法处理后,转轴的摩擦系数明显降低,且相同摩擦载荷下,磨损量也显著降低。
需要指出的是,本申请上述实施例中的表面处理方法既可应用于可折叠的电子设备的转轴400,也可以应用于其它领域的有耐磨性需求的结构件,此处不做具体限定。
本申请实施例提供的转轴的表面处理设备可以与其他控制设备相结合,包括但不限于温度控制设备、气氛控制设备,在不同约束条件下制备表面纳米层,以满足不同材料的加工需要。
另外,与前述的涂层或复合涂层表面处理方案相比,本申请实施例提供的转轴的表面处理方法为依托外力自变形技术,表面纳米晶层与基体之间无明显界面,从而降低剥层或涂层分离等结合力差的风险。
与渗氮方案相比,本申请实施例提供的转轴的表面处理方法能显著提升转轴材料耐磨性,大大降低结合力风险,且能够一次成型、操作工艺简单、生产效率高,能极大降低生产成本,缩短量产周期。
与其他大塑性变形表面处理技术(SPD),比如机械碾压、机械研磨相比,本申请实施例提供的转轴的表面处理方法可精确控制纳米层尺寸,在工业应用上没有明显的技术限制,常规表面处理方法即可实现,且无环境污染,具有一次成型性,工艺更加简便、加工效率高、成本低廉等优点。
本申请中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
以上所述仅为本申请的部分实施例,并非因此限制本申请的保护范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (20)
1.一种转轴的表面处理设备,其特征在于,包括:
环套,用于套设在所述转轴外,并限制所述转轴沿径向发生变形;和
转动装置,设置于所述环套的两端,用于对所述转轴施加剪切应力,以使所述转轴产生扭转变形,以在所述转轴的表面形成纳米层。
2.根据权利要求1所述的转轴的表面处理设备,其特征在于,所述转动装置包括第一压头和第二压头,所述第一压头设置于所述环套的一端,所述第二压头设置于所述环套的另一端,并与所述第一压头相对;所述第一压头和所述第二压头用于共同挤压所述转轴的两端以对所述转轴施加轴向载荷;
其中,所述第一压头和所述第二压头中的至少一者可相对于所述环套发生转动,以带动所述转轴的表面发生扭转变形。
3.根据权利要求2所述的转轴的表面处理设备,其特征在于,当所述第一压头或所述第二压头可相对于所述环套发生转动时,所述第一压头或所述第二压头的转动轴线与所述环套的中心轴线重合;
当所述第一压头和所述第二压头均可相对于所述环套发生转动时,所述第一压头和所述第二压头的转动轴线与所述环套的中心轴线重合。
4.根据权利要求2所述的金属表面处理设备,其特征在于,
所述第一压头具有与所述转轴接触的第一表面;
所述第二压头具有与所述转轴接触的第二表面;
所述转轴具有与所述第一压头接触的第三表面以及与所述第二压头接触的第四表面;
所述第一表面的面积大于所述第三表面的面积,所述第二表面的面积大于所述第四表面的面积。
5.根据权利要求2所述的转轴的表面处理设备,其特征在于,还包括:
第一驱动装置,与所述第一压头连接,用于驱动所述第一压头对所述转轴施加轴向载荷,以及驱动所述第一压头发生转动;和
第二驱动装置,与所述第二压头连接,用于驱动所述第二压头对所述转轴施加轴向载荷,以及驱动所述第二压头发生转动;
其中,所述第一压头和所述第二压头的转动方向相同且转动速度相异;或者所述第一压头和所述第二压头的转动方向相异。
6.根据权利要求2所述的转轴的表面处理设备,其特征在于,所述第一压头固定连接在所述环套上;
所述环套的轴向长度小于所述转轴的轴向长度,以使所述转轴的一端凸出于所述环套之外;
所述处理设备还包括驱动装置,所述驱动装置与所述第二压头连接,用于驱动所述第二压头挤压所述转轴凸出于所述环套之外的一端,并驱动所述第二压头转动,以带动所述转轴的表面发生扭转变形。
7.一种转轴的表面处理方法,其特征在于,包括如下步骤:
提供一转轴;和
对所述转轴施加剪切应力,以使所述转轴的表面发生扭转变形,以在所述转轴的表面形成纳米层。
8.根据权利要求7所述的转轴的表面处理方法,其特征在于,所述对所述转轴施加剪切应力的步骤之前,还包括:
对所述转轴的表面进行抛光。
9.根据权利要求8所述的转轴的表面处理方法,其特征在于,所述对所述转轴的表面进行抛光的步骤中,依次采用砂轮和布轮对所述转轴进行抛光。
10.根据权利要求9所述的转轴的表面处理方法,其特征在于,采用所述砂轮对转轴进行抛光的过程中,依次采用200#和1200#的砂轮对所述转轴进行粗抛。
11.根据权利要求7所述的转轴的表面处理方法,其特征在于,所述对所述转轴施加剪切应力的步骤包括:
将所述转轴放置在一环套中,以限制所述转轴沿径向发生变形;
在所述转轴的一端设置一第一压头,在所述转轴的另一端设置一第二压头,以通过所述第一压头和所述第二压头对所述转轴施加轴向载荷;
转动所述第一压头和第二压头中的至少一个,以带动所述转轴两端发生相对转动,以使所述转轴的表面发生扭转变形。
12.根据权利要求11所述的转轴的表面处理方法,其特征在于,所述转动所述第一压头和第二压头中的至少一个的步骤中,包括:
转动所述第一压头或第二压头;或
转动所述第一压头和第二压头,其中,所述第一压头和所述第二压头的转动方向相同,转动速度不同;或
转动所述第一压头和第二压头,其中,所述第一压头和所述第二压头的转动方向不同。
13.根据权利要求11所述的转轴的表面处理方法,其特征在于,所述对所述转轴施加剪切应力的步骤中,通过改变施加在所述转轴上的轴向载荷以改变所述剪切应力。
14.根据权利要求11所述的转轴的表面处理方法,其特征在于,所述对所述转轴施加剪切应力的步骤中,通过控制施加在所述转轴上的轴向载荷和所述第一压头和第二压头的相对转动圈数以控制所形成的所述纳米层的尺寸。
15.根据权利要求14所述的转轴的表面处理方法,其特征在于,所述相对转动圈数的范围为1至5圈。
16.根据权利要求7至15任一项所述的转轴的表面处理方法,其特征在于,所述对所述转轴施加剪切应力的步骤之后,还包括:
对形成所述纳米层的转轴的表面进行抛光,其中,抛光深度小于等于200μm。
17.根据权利要求7至15任一项所述的转轴的表面处理方法,其特征在于,所述转轴的原材料包括纯金属或合金,且原材料初始状态包括铸态、凝固态、冷变形态或热加工态。
18.一种转轴,其特征在于,所述转轴的表面具有预设厚度的纳米层,其中,所述纳米层由转轴基材经扭转变形处理形成。
19.根据权利要求18所述的转轴,其特征在于,所述纳米层的厚度为20-50μm,所述纳米层中纳米晶粒的尺寸为10-100nm。
20.一种电子设备,其特征在于,包括:
转轴,其中,所述转轴为经如权利要求7-17任一项所述的转轴的表面处理方法处理得到,或者为如权利要求18-19任一项所述的转轴;
第一功能组件及第二功能组件,分别连接设置于所述转轴的两侧,并相对于所述转轴可转动以呈折叠状态或展开状态。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110368726.0A CN115161451A (zh) | 2021-04-06 | 2021-04-06 | 转轴及其表面处理设备、表面处理方法、电子设备 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110368726.0A CN115161451A (zh) | 2021-04-06 | 2021-04-06 | 转轴及其表面处理设备、表面处理方法、电子设备 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115161451A true CN115161451A (zh) | 2022-10-11 |
Family
ID=83475920
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110368726.0A Pending CN115161451A (zh) | 2021-04-06 | 2021-04-06 | 转轴及其表面处理设备、表面处理方法、电子设备 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115161451A (zh) |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005000990A (ja) * | 2003-05-16 | 2005-01-06 | Susumu Mizunuma | 材料のねじり押出し加工法 |
CN101966536A (zh) * | 2010-09-22 | 2011-02-09 | 上海交通大学 | 扭转式往复挤压装置及其加工方法 |
CN102189706A (zh) * | 2011-01-28 | 2011-09-21 | 南京理工大学 | 管状材料高压剪切变形方法及其装置 |
CN102500632A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-06-20 | 南京理工大学 | 利用劈尖原理实现管材高压切变的方法及其装置 |
CN104044018A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-09-17 | 浙江大学 | Q235碳素结构钢轴类工件表面纳米层制备方法 |
CN105107914A (zh) * | 2015-08-17 | 2015-12-02 | 盐城工学院 | 一种高压扭转成形机 |
CN106011417A (zh) * | 2016-07-29 | 2016-10-12 | 何东 | 一种制备棒状金属梯度纳米结构的方法 |
CN106269971A (zh) * | 2016-08-17 | 2017-01-04 | 中国兵器工业第五九研究所 | 一种多向压缩扭转复合挤压制备微纳米铜的方法 |
CN108526282A (zh) * | 2017-03-03 | 2018-09-14 | 南京码尔够传动科技有限公司 | 多功能高压扭转纳米材料成型机 |
CN109554638A (zh) * | 2019-01-10 | 2019-04-02 | 北京理工大学 | 一种高熵合金梯度纳米材料制备方法 |
CN209375705U (zh) * | 2018-10-26 | 2019-09-10 | Oppo广东移动通信有限公司 | 转轴机构及可折叠电子设备 |
-
2021
- 2021-04-06 CN CN202110368726.0A patent/CN115161451A/zh active Pending
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005000990A (ja) * | 2003-05-16 | 2005-01-06 | Susumu Mizunuma | 材料のねじり押出し加工法 |
CN101966536A (zh) * | 2010-09-22 | 2011-02-09 | 上海交通大学 | 扭转式往复挤压装置及其加工方法 |
CN102189706A (zh) * | 2011-01-28 | 2011-09-21 | 南京理工大学 | 管状材料高压剪切变形方法及其装置 |
CN102500632A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-06-20 | 南京理工大学 | 利用劈尖原理实现管材高压切变的方法及其装置 |
CN104044018A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-09-17 | 浙江大学 | Q235碳素结构钢轴类工件表面纳米层制备方法 |
CN105107914A (zh) * | 2015-08-17 | 2015-12-02 | 盐城工学院 | 一种高压扭转成形机 |
CN106011417A (zh) * | 2016-07-29 | 2016-10-12 | 何东 | 一种制备棒状金属梯度纳米结构的方法 |
CN106269971A (zh) * | 2016-08-17 | 2017-01-04 | 中国兵器工业第五九研究所 | 一种多向压缩扭转复合挤压制备微纳米铜的方法 |
CN108526282A (zh) * | 2017-03-03 | 2018-09-14 | 南京码尔够传动科技有限公司 | 多功能高压扭转纳米材料成型机 |
CN209375705U (zh) * | 2018-10-26 | 2019-09-10 | Oppo广东移动通信有限公司 | 转轴机构及可折叠电子设备 |
CN109554638A (zh) * | 2019-01-10 | 2019-04-02 | 北京理工大学 | 一种高熵合金梯度纳米材料制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2021533314A (ja) | 多結晶ダイヤモンドスラスト軸受及びその要素 | |
Yeldose et al. | An investigation into the high performance of TiN-coated rollers in burnishing process | |
Lee et al. | Application of the duplex TiN coatings to improve the tribological properties of electro hydrostatic actuator pump parts | |
Huang et al. | A super-high speed polishing technique for CVD diamond films | |
Maurel et al. | Oxide dependent wear mechanisms of titanium against a steel counterface: Influence of SMAT nanostructured surface | |
Agarwal et al. | DC pulsed plasma deposition of nanocomposite coatings for improved tribology of gray cast iron stamping dies | |
Anand Krishnan et al. | Studies on wear behavior of AlTiN-coated WC tool and machined surface quality in micro endmilling of Inconel 718 | |
Sahoo et al. | Enhancement of micro milling performance by abrasion-resistant coated tools with optimized thin-film thickness: Analytical and experimental characterization | |
Kayali et al. | Investigation on Wear behavior of steels coated with WC by ESD technique | |
Wang et al. | Research on micro-deep drawing process of concial part with ultra-thin copper foil using multi-layered DLC film-coated die | |
CN115161451A (zh) | 转轴及其表面处理设备、表面处理方法、电子设备 | |
Halling | The tribology of surface coatings, particularly ceramics | |
Hollman et al. | Diamond coatings applied to mechanical face seals | |
Kayalı et al. | Investigation of wear behavior of borided materials produced by the powder metallurgy method in different compositions | |
He et al. | Enhanced micro/nano-tribological performance in partially crystallized 60NiTi film | |
EP0137684B1 (en) | Surface finishing process | |
Zou et al. | Further improvement of mechanical and tribological properties of Cr-doped diamond-like carbon nanocomposite coatings by N codoping | |
Uhlmann et al. | Pre-treatment by dry ice blasting for adhesive bonding | |
JP4222515B2 (ja) | ダイヤモンドの研磨方法と装置 | |
Das et al. | Finish form grinding of thermally sprayed nano-structured coatings | |
Zhao et al. | Strengthening effect of incremental shear deformation on Ti alloy clad plate with a Ni-based alloy laser-clad layer | |
Yu et al. | Dry-sliding tribological properties of AlCoCrFeNiTi 0.5 high-entropy alloy | |
Erdoğan et al. | Experimental study on micro-abrasion behavior of hard coatings: the role of load, sliding distance and abrasive particle size | |
JP4732941B2 (ja) | 摺動材料およびその被覆層製造方法 | |
Li et al. | Research on microstructure and mechanical properties of HIP Ti-6Al-4V treated by surface rolling at low-heating temperatures |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |