提高铜合金表面性能的方法和装置制造方法及图纸

一种提高铜合金表面性能的方法和装置，其实质就是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。

【技术实现步骤摘要】
提高铜合金表面性能的方法和装置
本专利技术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方法和装置。
技术介绍
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，本专利技术基于上述原因，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，同时本专利技术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，本专利技术的应用推广前景大，实现价值同样较大。
技术实现思路
本专利技术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，专利技术一种提高铜合金表面性能的方法，同时提供一套相应的成套处理装置，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。本专利技术的技术方案之一是：一种提高铜合金表面性能的方法，其特征是它包括以下步骤：首先，将工件放置在加热机构中的工作台上面，关好炉门，然后在抽真空孔处对加热室抽真空，使真空度达到95~98%，其次，接通加热丝加热工件，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，通过机械手将工件放置在表面强化机构的工作台的位置第三，打开表面强化机构的开关，由安装在支柱上的床头带动夹持部位旋转运动，床头可随支柱上下移动调整至合适位置，同时安装在夹持部位的搅拌头也随之转动。放置在表面强化机构工作台上的工件随着工作台的左右、前后移动实现对工件表面的搅拌摩擦加工，通过搅拌摩擦加工实现表面改性，在搅拌摩擦加工表面改性过程中使用的搅拌头在工件表面搅拌，搅拌深度为2~5mm，搅拌头在搅拌过程中产生的飞边及不平整部分通过搅拌头上的刀片随搅拌头的旋转一起铣削了搅拌的表面，而且搅拌头表面设有的月形槽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；第四，待工件在表面强化机构中表面强化完成后由机械手将工件夹持到表面研磨机构的工作台上进行研磨，此时工件固定在表面研磨机构的工作台上，启动表面研磨机构，安放在支柱上的床头作上下移动调整位置，同时其带动安装在其上的夹持部位旋转，此时装在夹持部位上的砂轮也随之转动；砂轮的砂轮夹持柄装夹在夹持部位内部，此时砂轮的砂轮主体接触工件表面进行研磨，同时主通道的润滑液启动开始沿着主通道流入到各内通道里面，最后通过内通道将润滑液流入到分通道中，由分通道将润滑液喷射到工件表面，其目的一是冷却工件表面，另外就是阻止研磨的磨屑嵌在砂轮切削刃中间或堵塞分通道；工件随着表面研磨机构的工作台作前后、左右移动，以便完成对整个工件表面的磨削。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均以搅拌头部3-6-1的圆心为中心圆周分布，其数量相同且均至少为三个；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。所述的刀片表面的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%。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。本专利技术的技术方案之二是：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和表面研磨机构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和表面研磨机构5之间，用于将经表面强化机构3表面强化后的工件送入表面研磨机构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，加热丝1-2和加热工作台1-3均位于加热室1-1中，加热室1-1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均以搅拌头部3-6-1的圆心为中心圆周分布，其数量相同且均至少为三个，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。本专利技术的有益效果：本专利技术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，同时通过特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高铜合金表面性能的方法，其特征是它包括以下步骤：首先，将工件放置在加热机构中的工作台上面，关好炉门，然后在抽真空孔处对加热室抽真空，使真空度达到95~98%；其次，接通加热丝加热工件，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，通过机械手将工件放置在表面强化机构的工作台的位置；第三，打开表面强化机构的开关，由安装在支柱上的床头带动夹持部位旋转运动，床头可随支柱上下移动调整至合适位置，同时安装在夹持部位的专用搅拌头也随之转动；放置在表面强化机构工作台上的工件随着工作台的左右、前后移动实现对工件表面的搅拌摩擦加工，通过搅拌摩擦加工实现表面改性，在搅拌摩擦加工表面改性过程中使用的搅拌头在工件表面搅拌，搅拌深度为2~5mm，搅拌头在搅拌过程中产生的飞边及不平整部分通过搅拌头上的刀片随搅拌头的旋转一起铣削了搅拌的表面，而且搅拌头表面设有的月形槽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；第四，待工件在表面强化机构中表面强化完成后由机械手将工件夹持到表面研磨结构的工作台上进行研磨，此时工件固定在表面研磨机构的工作台上，启动表面研磨机构，安放在支柱上的床头作上下移动调整位置，同时其带动安装在其上的夹持部位旋转，此时装在夹持部位上的砂轮也随之转动；砂轮的砂轮夹持柄装夹在夹持部位内部，此时砂轮的砂轮主体接触工件表面进行研磨，同时主通道的润滑液启动开始沿着主通道流入到各内通道里面，最后通过内通道将润滑液流入到分通道中，由分通道将润滑液喷射到工件表面，其目的一是冷却工件表面，另外就是阻止研磨的磨屑嵌在砂轮切削刃中间或堵塞分通道；工件随着表面研磨结构国的工作台作前后、左右移动，以便完成对整个工件表面的磨削。...

【技术特征摘要】
1.一种提高铜合金表面性能的方法，其特征是它包括以下步骤：首先，将工件放置在加热机构中的工作台上面，关好炉门，然后在抽真空孔处对加热室抽真空，使真空度达到95~98%；其次，接通加热丝加热工件，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，通过机械手将工件放置在表面强化机构的工作台的位置；第三，打开表面强化机构的开关，由安装在支柱上的床头带动夹持部位旋转运动，床头可随支柱上下移动调整至合适位置，同时安装在夹持部位的搅拌头也随之转动；放置在表面强化机构工作台上的工件随着工作台的左右、前后移动实现对工件表面的搅拌摩擦加工，通过搅拌摩擦加工实现表面改性，在搅拌摩擦加工表面改性过程中使用的搅拌头在工件表面搅拌，搅拌深度为2~5mm，搅拌头在搅拌过程中产生的飞边及不平整部分通过搅拌头上的刀片随搅拌头的旋转一起铣削了搅拌的表面，而且搅拌头表面设有的月形槽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；第四，待工件在表面强化机构中表面强化完成后由机械手将工件夹持到表面研磨机构的工作台上进行研磨，此时工件固定在表面研磨机构的工作台上，启动表面研磨机构，安放在支柱上的床头作上下移动调整位置，同时其带动安装在其上的夹持部位旋转，此时装在夹持部位上的砂轮也随之转动；砂轮的砂轮夹持柄装夹在夹持部位内部，此时砂轮的砂轮主体接触工件表面进行研磨，同时主通道的润滑液启动开始沿着主通道流入到各内通道里面，最后通过内通道将润滑液流入到分通道中，由分通道将润滑液喷射到工件表面，其目的一是冷却工件表面，另外就是阻止研磨的磨屑嵌在砂轮切削刃中间或堵塞分通道；工件随着表面研磨机构的工作台作前后、左右移动，以便完成对整个工件表面的磨削。2.根据权利要求1所述的方法，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）均以搅拌头部（3-6-1）的圆心为中心圆周分布，它们的数量相同且均至少为三个；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所述的方法，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所述的方法，其特征是所述的分通道（5-6-4）的结构形状为椭圆形。5.一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...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋娓娓，汪建利，汪洪峰，孙月圣，鲍雷，
申请(专利权)人：黄山学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34