CN204818663U - 提高铜合金表面性能的装置 - Google Patents

Abstract

一种提高铜合金表面性能的装置，其特征是它主要由加热机构（1）、第一机械手（2）、表面强化机构（3）、第二机械手（4）和表面研磨结构（5）组成；第一机械手（2）位于加热机构（1）和表面强化机构（3）之间，用于将经过加热机构（1）加热后的工件热态下取出送入表面强化机构（3）进行热态下的表面强化；第二机械手（4）位于表面强化机构（3）和表面研磨结构（5）之间，用于将经表面强化机构（3）表面强化后的工作送入表面研磨结构（5）中进行最后的表面处理。本实用新型结构简单，能显著提高表面处理效率和质量。

Description

提高铜合金表面性能的装置

技术领域

本实用新型涉及一种表面处理技术，尤其是一种铜合同表面处理技术，具体地说是一种提高铜合金表面性能的装置。

背景技术

目前，铜合金目前在工业生产中得到广泛的应用，如各种阀体、船舶的螺旋桨、各种叶轮片等等。但是铜合金在这些应用场合遇到的环境十分恶劣，如各种阀体也许用在高温、高压、或者是酸碱性区域等，船舶的螺旋桨长期浸泡在海洋中表容易腐蚀、飞机的叶轮片长期处在不同的位置，如严寒地区、高温地区、大气酸碱性不等地区，其表面最终受到的影响均很大。基于这些原因，不少的研究者开始研究如何提高铜合金表面性能，有的学者采用对铜合金表面进行涂层处理，表面增加一些耐磨、耐腐蚀等性能的元素，以便提高铜合金表面性能。涂层的方法也很多，如激光熔覆、微弧氧化、电镀等，但是这些方法一是污染性大，而是涂层深度浅，无法真正实现铜合金表面性能提高，因此，本实用新型基于上述原因，在遵守环保的基础上提出通过加热+搅拌摩擦加工表面+磨削相结合的简易方式提高铜合金表面性能，不仅增加了表面改性层深度，而且在抗磨损性、腐蚀性等性能上得到大大提高，同时本实用新型所涉及的设备制造简单、工艺方便操作、成本低、效率高，其优势远远高于传统的表面改性技术，因此，本实用新型的应用推广前景大，实现价值同样较大。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的铜合金表面处理技术无法从根本上提高铜合金表面性能的问题，设计一种提高铜合金表面性能的装置，来增加表面改性层的深度，同时使其在抗磨损性、腐蚀性等方面得到大大提高。

本实用新型的技术方案是：

一种提高铜合金表面性能的装置，其特征是它主要由加热机构1、第一机械手2、表面强化机构3、第二机械手4和表面研磨结构5组成；第一机械手2位于加热机构1和表面强化机构3之间，用于将经过加热机构1加热后的工件热态下取出送入表面强化机构3进行热态下的表面强化；第二机械手4位于表面强化机构3和表面研磨结构5之间，用于将经表面强化机构3表面强化后的工作送入表面研磨结构5中进行最后的表面处理；加热机构1主要由加热室1-1、加热丝1-2和加热工作台1-3组成，工件1-6安装在加热工作台1-3，加热丝1-2位于加热工作台1-3的上方，它位均位于加热室1-3中，加热室1-3上设有抽真空孔1-4并设有炉门1-5；表面强化机构3主要由床身3-1、表面强化工作台3-2、支柱3-3床头3-4、夹持部位3-5和搅拌头3-6组成，支柱3-3和表面强化工作台3-2均安装在床身3-1上，表面强化工作台3-2能在床身3-1上作左右和前后移动，床头3-4安装在支柱3-3上并能作上下移动，夹持部位3-5安装在床头3-4上，搅拌头3-6安装在夹持部位3-5上；表面研磨机构5主要由研磨床身5-1、研磨工作台5-2、研磨支柱5-3、研磨床头5-4、研磨夹持部位5-5和砂轮5-6组成；研磨工作台5-2和研磨支柱5-3均安装在研磨床身5-1上，研磨工作台5-2能在研磨床身5-1上作前后和左右移动，研磨床头5-4安装在研磨支柱5-3上并能作上下移动，研磨夹持部位5-5安装在研磨床头5-4上，砂轮5-6安装在研磨夹持部位5-5上。

所述的搅拌头由搅拌头部3-6-1、夹持柄3-6-2、月形槽3-6-3和刀片3-6-4组成。其中月形槽3-6-3和刀片3-6-4以搅拌头部3-6-1的圆心为中心圆周分布，其数量至少为三个，刀片3-6-4表面通过激光熔覆技术熔覆了一层耐磨损材料层。

所述的砂轮主要由砂轮夹持柄5-6-1和砂轮主体5-6-2组成，砂轮夹持柄5-6-1内设有主通道5-6-3，砂轮主体5-6-2内表面设有分通道5-6-4，外周设有内通道5-6-5，内通道5-6-5一端与主通道5-6-3相通，另一端与分通道5-6-4相通；其中分通道5-6-4和内通道5-6-5成对出现并相互连通，且其数量视砂轮大小和所磨削工件表面程度而定；分通道5-6-4的结构形状为圆形、方形、长方形、棱形或椭圆形；砂轮主体5-6-2表面通过钎焊焊有金刚石颗粒以提高砂轮的磨削性能。

所述的分通道5-6-4的结构形状为椭圆形。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过先对铜合金表面进行真空加热，然后通过搅拌摩擦加工表面技术对加热后的铜合金表面进行搅拌挤压表面，形成一层硬化层以提高铜合金表面性能，同时通过特制的搅拌头实现搅拌加铣削复合加工方法，既保证了表面的加工质量又大大提高了加工效率。最后将表面加工后的工件放到研磨机构上进行磨削加工，获得较光整的铜合金表面。

本实用新型工艺方法简单，设备制造合理，且通过机械手连接可实现自动化生产。

本实用新型在实现提高铜合金表面性能的基础上还实现了无污染的环保加工。

本实用新型制造成本低，实现铜合金表面改性效率高。

附图说明

图1是本实用新型的装置的结构示意图。

图2本实用新型的搅拌头的结构示意图。

图2a）为立体结构示意图；图2b）为主视图，图2c）为仰视图。

图3为本实用新型的砂轮的结构示意图。

图中：1为加热机构、2为第一机械手、3为表面强化机构、4为第二机械手、5为表面研磨结构、1-1为加热室、1-2为加热丝、1-3为工作台、1-4为抽真空孔、1-5为炉门、1-6为工件、3-1为床身、3-2为工作台、3-3为支柱、3-4为床头、3-5为夹持部位、3-6为搅拌头、5-1为床身、5-2为工作台、5-3为支柱、5-4为床头、5-5为夹持部位、5-6为砂轮、3-6-1为搅拌头部、3-6-2为夹持柄、3-6-3为月形槽、3-6-4为刀片、5-6-1为砂轮夹持柄、5-6-2为砂轮主体、5-6-3为主通道、5-6-4为分通道、5-6-5内通道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例一。

如图1-3所示。

一种提高铜合金表面性能的装置，它主要由加热机构1、第一机械手2、表面强化机构3、第二机械手4和表面研磨结构5组成，如图1所示；第一机械手2位于加热机构1和表面强化机构3之间，用于将经过加热机构1加热后的工件热态下取出送入表面强化机构3进行热态下的表面强化；第二机械手4位于表面强化机构3和表面研磨结构5之间，用于将经表面强化机构3表面强化后的工作送入表面研磨结构5中进行最后的表面处理；加热机构1主要由加热室1-1、加热丝1-2和加热工作台1-3组成，工件1-6安装在加热工作台1-3，加热丝1-2位于加热工作台1-3的上方，它位均位于加热室1-3中，加热室1-3上设有抽真空孔1-4并设有炉门1-5；表面强化机构3主要由床身3-1、表面强化工作台3-2、支柱3-3床头3-4、夹持部位3-5和搅拌头3-6组成，支柱3-3和表面强化工作台3-2均安装在床身3-1上，表面强化工作台3-2能在床身3-1上作左右和前后移动，床头3-4安装在支柱3-3上并能作上下移动，夹持部位3-5安装在床头3-4上，搅拌头3-6安装在夹持部位3-5上；表面研磨机构5主要由研磨床身5-1、研磨工作台5-2、研磨支柱5-3、研磨床头5-4、研磨夹持部位5-5和砂轮5-6组成；研磨工作台5-2和研磨支柱5-3均安装在研磨床身5-1上，研磨工作台5-2能在研磨床身5-1上作前后和左右移动，研磨床头5-4安装在研磨支柱5-3上并能作上下移动，研磨夹持部位5-5安装在研磨床头5-4上，砂轮5-6安装在研磨夹持部位5-5上。

本实施例所使用的搅拌头结构如图2所示，它由搅拌头部3-6-1、夹持柄3-6-2、月形槽3-6-3和刀片3-6-4组成。其中月形槽3-6-3和刀片3-6-4以搅拌头部3-6-1的圆心为中心圆周分布，其数量可以是3、4、5、6……不等均匀分布，也可按特殊要求不均匀分布，刀片3-6-4表面通过激光熔覆技术熔覆了一层耐磨损材料层，其主要成分为：铁（20~30%）、钛（10~15%）、钴（5~10%）、钨（40~60%）、钒（5~10%）、镍（10~25%）、其它微量元素1%。

本实施例所使用的砂轮如图3所示，它主要由砂轮夹持柄5-6-1和砂轮主体5-6-2组成，砂轮夹持柄5-6-1内设有主通道5-6-3，砂轮主体5-6-2内表面设有分通道5-6-4，外周设有内通道5-6-5，内通道5-6-5一端与主通道5-6-3相通，另一端与分通道5-6-4相通；其中分通道5-6-4和内通道5-6-5成对出现并相互连通，且其数量视砂轮大小和所磨削工件表面程度而定；分通道5-6-4的结构形状为圆形、方形、长方形、棱形或椭圆形，具体使用哪种形状主要视磨削的材质而定，针对铜合金应采用椭圆形分通道结构，效果最好。砂轮主体5-6-2工作表面通过钎焊焊有金刚石颗粒以提高砂轮的磨削性能。

本实用新型的使用方法是，先将工件1-6放置在加热机构1中的工作台1-3上面，关好炉门5，然后再抽真空孔1-4处对加热室1-1抽真空，真空度95~98%，然后接通加热丝1-2加热工件1-6，待加热室里面的温度测量仪显示温度达到400~500℃，即停止加热，打开炉门5，通过机械手2将工件1-6放置在表面强化机构3的工作台3-2的3-7位置，然后打开表面强化机构3的开关，由安装在支柱3-3上的床头3-4带动夹持部位3-5旋转运动，床头3-4可随支柱3-3上下移动调整合适位置，同时安装在夹持部位3-5的专用搅拌头3-6也随之转动。放置在3-7位置的工件1-6随着工作台3-2的左右、前后可以移动实现对工件1-6表面的搅拌摩擦加工表面改性，在搅拌摩擦加工表面改性过程中使用的专用搅拌头3-6的夹持柄3-6-2装在夹持部位3-5上，专用搅拌头3-6其在工件1-6表面搅拌，搅拌深度为2~5mm，专用搅拌头3-6在搅拌过程中产生的飞边及不平整部分通过搅拌头3-6-1上的刀片3-6-4随搅拌头3-6-1的旋转一起铣削了搅拌的表面，而且表面设有月形槽3-6-3能够将铣削的切屑抛向前方，这样保护了铣削后的表面质量。待工件1-6在表面强化机构3中表面强化完成后由机械手4将工件1-6夹持到表面研磨结构5的工作台5-2的5-7位置进行研磨工作，此时工件1-6固定在5-7位置，这时表面研磨机构5启动，安放在支柱5-3上床头5-4上下移动调整位置，同时其带动安装在其上的夹持部位5-5旋转，此时装在夹持部位5-5上的特制砂轮5-6也随之转动。特制砂轮5-6的砂轮夹持柄5-6-1装夹在夹持部位5-5内部，此时特制砂轮5-6的砂轮主体5-6-2接触工件1-6表面进行研磨，同时主通道5-6-3的润滑液启动开始沿着主通道5-6-3流入到各内通道5-6-5里面，最后通过内通道5-6-5将润滑液流入到分通道5-6-4中，由分通道5-6-4将润滑液喷射到工件表面，其目的一是冷却工件表面，另外就是组织研磨的磨屑嵌在砂轮切削刃中间或堵塞分通道。工件1-6放置在5-7位置可以随着工作台5-2前后、左右移动，以便磨削整个工件表面，如图1所示。本实施例所述的专用搅拌头如图2所示，它由搅拌头部3-6-1、夹持柄3-6-2、月形槽3-6-3和刀片3-6-4组成。其中月形槽3-6-3和刀片3-6-4以搅拌头部3-6-1的圆心为中心圆周分布，其数量至少为三个，刀片3-6-4表面通过激光熔覆技术熔覆了一层耐磨损材料层，该耐磨损材料层主要成分为：铁20~30%、钛10~15%、钴5~10%、钨40~60%、钒5~10%、镍10~25%和微量稀土元素1%（如钽、镧、锆等），耐磨损材料层也可为其它常见的耐磨层。本实施例所做用的特制砂轮如图3所示，它主要由砂轮夹持柄5-6-1和砂轮主体5-6-2组成，砂轮夹持柄5-6-1内设有主通道5-6-3，砂轮主体5-6-2内表面设有分通道5-6-4，外周设有内通道5-6-5，内通道5-6-5一端与主通道5-6-3相通，另一端与分通道5-6-4相通；其中分通道5-6-4和内通道5-6-5成对出现并相互连通，且其数量视砂轮大小和所磨削工件表面程度而定；分通道5-6-4的结构形状为圆形、方形、长方形、棱形或椭圆形，其中以椭圆形为最佳；砂轮主体5-6-2表面通过钎焊焊有金刚石颗粒以提高砂轮的磨削性能。

本实用新型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 (4)

1.一种提高铜合金表面性能的装置，其特征是它主要由加热机构（1）、第一机械手（2）、表面强化机构（3）、第二机械手（4）和表面研磨结构（5）组成；第一机械手（2）位于加热机构（1）和表面强化机构（3）之间，用于将经过加热机构（1）加热后的工件热态下取出送入表面强化机构（3）进行热态下的表面强化；第二机械手（4）位于表面强化机构（3）和表面研磨结构（5）之间，用于将经表面强化机构（3）表面强化后的工作送入表面研磨结构（5）中进行最后的表面处理；加热机构（1）主要由加热室（1-1）、加热丝（1-2）和加热工作台（1-3）组成，工件（1-6）安装在加热工作台（1-3），加热丝（1-2）位于加热工作台（1-3）的上方，它位均位于加热室（1-3）中，加热室（1-3）上设有抽真空孔（1-4）并设有炉门（1-5）；表面强化机构（3）主要由床身（3-1）、表面强化工作台（3-2）、支柱（3-3）床头（3-4）、夹持部位（3-5）和搅拌头（3-6）组成，支柱（3-3）和表面强化工作台（3-2）均安装在床身（3-1）上，表面强化工作台（3-2）能在床身（3-1）上作左右和前后移动，床头（3-4）安装在支柱（3-3）上并能作上下移动，夹持部位（3-5）安装在床头（3-4）上，搅拌头（3-6）安装在夹持部位（3-5）上；表面研磨机构（5）主要由研磨床身（5-1）、研磨工作台（5-2）、研磨支柱（5-3）、研磨床头（5-4）、研磨夹持部位（5-5）和砂轮（5-6）组成；研磨工作台（5-2）和研磨支柱（5-3）均安装在研磨床身（5-1）上，研磨工作台（5-2）能在研磨床身（5-1）上作前后和左右移动，研磨床头（5-4）安装在研磨支柱（5-3）上并能作上下移动，研磨夹持部位（5-5）安装在研磨床头（5-4）上，砂轮（5-6）安装在研磨夹持部位（5-5）上。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是所述的搅拌头由搅拌头部（3-6-1）、夹持柄（3-6-2、）月形槽（3-6-3）和刀片（3-6-4）组成;其中月形槽（3-6-3）和刀片（3-6-4）以搅拌头部（3-6-1）的圆心为中心圆周分布，其数量至少为三个，刀片3-6-4表面通过激光熔覆技术熔覆了一层耐磨损材料层。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征是所述的砂轮主要由砂轮夹持柄（5-6-1）和砂轮主体（5-6-2）组成，砂轮夹持柄（5-6-1）内设有主通道（5-6-3），砂轮主体（5-6-2内表面设有分通道（5-6-4），外周设有内通道（5-6-5），内通道（5-6-5）一端与主通道（5-6-3）相通，另一端与分通道（5-6-4）相通；其中分通道（5-6-4）和内通道（5-6-5）成对出现并相互连通；分通道（5-6-4）的结构形状为圆形、方形、长方形、棱形或椭圆形；砂轮主体（5-6-2）表面通过钎焊焊有金刚石颗粒以提高砂轮的磨削性能。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征是所述的分通道（5-6-4）的结构形状为椭圆形。