本发明专利技术公开了一种低熔点金属磁致塑性环向辗摩超细化方法及其装置，方法包括将低熔点金属待处理试件加工成圆柱体状，使圆柱体状的低熔点金属待处理试件进行自转，沿自转的圆柱体状的低熔点金属待处理试件的母线方向对低熔点金属待处理试件进行行进式表面辗摩，还给低熔点金属待处理试件提供电磁场；装置包括试件夹紧自转构件、控压辗摩构件、冷却构件、竖向进给构件和电磁构件；本发明专利技术的低熔点金属环向辗摩表面超细化方法及其装置，可以在不对金属表面进行多次加工的程度上依然可以实现金属表面的细化，通过金属的动态再结晶行为达到细化低熔点金属表面的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属塑性加工领域，具体涉及一种低熔点金属磁致塑性环向辗摩超细 化方法及其装置。
技术介绍
铝镁等低熔点金属在服役环境下，材料的失稳（如疲劳、磨损和腐蚀等）多始于表 面，因此只有在材料表面制备出一定程度的细化晶粒，即表面超细化技术，就可以通过组织 优化提高材料的整体性能和服役行为。目前广泛应用于制备金属材料表面细晶材料的方法 有表面机械研磨处理法、凸轮辊压法、气动喷丸法和超音速颗粒轰击法等方法。 虽然上述几种方法都能达到金属表面晶粒细化的目的，但这些方法或由于制备技 术复杂、成本高或由于对所制备的材料要求较为严格而受到限制，并且上述制备细晶材料 的方法多数通过在材料表面进行反复的施加载荷，积累足够大的累积塑性变形量，通过位 错使得粗晶逐步演化为细晶，由于加工过程过于繁琐，使得工业实际应用受到了限制。 研究表明，在金属塑性加工过程中，施加磁场时位错靠近障碍时会激发电子在位 错和障碍间形成自由基对，使得位错更有利于向需要能力少的位置移动，位错对金属晶界 的钉扎能力变小，有利于材料塑性的提高。在对低熔点表面进行细化时，采用磁致塑性环向 辗摩技术时，施加以磁场所用，使得金属的便面成型性能提高，低熔点材料表面细化效果增 强。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷和不足，本专利技术的目的是提供一种低熔点金属环向辗摩表 面超细化方法及其装置，该方法不仅能快速的实现低熔点金属的表面细化，通过金属的动 态再结晶原理使本专利技术的方法和装置进行低熔点金属的表面细化时工序更加简单经济，通 过磁致塑性原理可以使得金属在成型过程中的塑性行为增加，使得辗摩工件表面的成型性 提高，使得金属有效细化的范围加强，从而达到金属表面超细化的目的。 为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下： -种低熔点金属磁致塑性环向辗摩超细化方法，将低熔点金属待处理试件加工成 圆柱体状，使圆柱体状的低熔点金属待处理试件沿旋转面进行自转，沿自转的圆柱体状的 低熔点金属待处理试件的母线方向对低熔点金属待处理试件进行行进式表面辗摩;还给低 熔点金属待处理试件提供电磁场。 具体的，所述的圆柱体状的低熔点金属待处理试件的自转角速度与行进式表面辗 摩的行进速度比为2~10;自转角速度的单位为r/min，行进式表面辗摩的行进速度单位为 mm/min;所述的电磁场的磁感应强度为2 X 103A/mm~4 X 103A/mm。 更具体的，对低熔点金属待处理试件进行行进式表面辗摩时的压下量为0.2~ 1.2mm〇 还有，所述的低熔点金属为AZ31镁合金，对AZ31镁合金待处理试件进行行进式表 面辗摩时的压下量为0.2~1mm。 另外，进行行进式表面辗摩的单位辗摩面积与圆柱体状的低熔点金属待处理试件 的侧面积的面积比为1:4~24。 实现所述的低熔点金属磁致塑性环向辗摩超细化方法的装置，包括试件夹紧自转 构件、控压辗摩构件、冷却构件、竖向进给构件和电磁构件，试件夹紧自转构件用于夹紧圆 柱体状的低熔点金属待处理试件并控制其沿旋转面进行自转，控压辗摩构件在竖向进给构 件的带动下沿圆柱体状的低熔点金属待处理试件的母线方向进行行进式辗摩，冷却构件对 加工过程中的圆柱体状的低熔点金属待处理试件进行冷却，所述的电磁构件为低熔点金属 待处理试件提供电磁场。 具体的，所述的控压辗摩构件包括辗摩头和与辗摩头同轴连接的压力器，压力器 通过压力控制系统进行控制;压力器与竖向进给构件的移动端垂直固定连接。 更具体的，所述的辗摩头的辗摩面为弧形面，弧形面的弧度为§~|。 还有，所述的试件夹紧自转构件包括三棘爪和旋转马达，三棘爪夹紧圆柱体状的 低熔点金属待处理试件，旋转马达带动三棘爪与圆柱体状的低熔点金属待处理试件一起沿 旋转面进行自转。 另外，所述的试件夹紧自转构件还包括顶针，顶针位于三棘爪的上方，三棘爪将圆 柱体状的低熔点金属待处理试件的一个底面端夹紧，顶针在圆柱体状的低熔点金属待处理 试件的另一个底面顶紧。本专利技术的优点： 1、本专利技术采用的低熔点金属磁致塑性环向辗摩超细化方法，该方法主要通过自转 的圆柱体状的低熔点金属待处理试件与沿母线方进行行进式表面辗磨的双向相对运动的 方式实现对金属表面的细化，甚至是超细化，低熔点金属材料表面在受到压力和表面切向 的摩擦力共同作用时，摩擦切向力使得金属表面晶粒破碎，且由于材料受到的切应力为面 切应力，使得材料沿着切向塑性变形提高，达到细化表面的目的；同时材料发生剧烈塑性变 形，较大的摩擦热使得金属发生动态再结晶，达到进一步晶粒细化的目的；主要采用的是工 件剧烈变形后晶粒的动态再结晶行为来达到细化晶粒的目的，不是通过位错的累计应变来 控制晶粒大小。 2、本专利技术进一步配合通过磁致塑性原理可以使得金属在成型过程中的塑性行为 增加，使得辗摩工件表面的成型性提高，使得金属有效细化的范围加强，从而达到金属表面 超细化的目的;在采用磁塑性时，在保证金属细化的前提下，辗摩的竖向进给速度可以得以 提尚，使得生广效率提尚； 3、本专利技术还给出了专门用于实现低熔点金属环向辗摩表面超细化方法的装置，该 装置主要通过夹紧自转构件、控压辗磨构件、冷却构件、竖向进给构件和电磁构件实现试件 的自转和行进式辗磨的双向运动的结合，试件夹紧自转构件用于夹紧圆柱体状的低熔点金 属待处理试件并控制其沿旋转面进行自转，控压辗磨构件在竖向进给构件的带动下沿圆柱 体状的低熔点金属待处理试件的母线方向进行行进式辗磨，冷却构件对加工过程中的圆柱 体状的低熔点金属待处理试件进行冷却，电磁构件给低熔点金属待处理试件提供磁感应； 4、另外，本专利技术的实现低熔点金属环向辗摩表面超细化方法的装置中的辗磨头与 试件的配合是面配合，辗摩头在压力的作用下压入一个高速旋转的待处理试件的表面，材 料表面在受到压力和表面的切向的摩擦力共同作用，摩擦切向力使得金属表面晶粒破碎， 由于材料受到的切应力为面切应力，使得材料沿着切向塑性变形提高，材料达到细化的目 的。【附图说明】 图1为本专利技术的低熔点金属磁致塑形环向辗摩表面超细化装置的结构示意图； 图2为图1的辗摩头与试件的结构关系示意图； 图3为辗摩头表面的花纹，图中的A、B和C分别表示三种不同的花纹； 图4为本专利技术的辗摩头在圆柱形加工件表面对应的弧度Ψ示意图，图中D表示圆柱 体状试件的直径，图中的圆形表示圆柱体状试件的横向剖面图； 图5为实施例一中试件加工前后金相组织图；图6为实施例二中试件加工前的表面透射显微照片；图7为实施例二中试件加工后的表面透射显微照片； 图8为采用对比例一中试件加工后的金相组织图； 图1和2中各标号表示为：1_辗摩头、2-固定套筒、3-压力器、4-压力控制系统、5-第 一保护罩、6-竖向进给马达、7-旋转马达、8-三棘爪、9-工作台、10-低熔点金属待处理试件、 11-第二保护罩、12-顶针、13-冷却构件、14-电磁铁、15-电源； 以下结合说明书附图和【具体实施方式】对本专利技术做具体说明。【具体实施方式】 本专利技术的一种低熔点金属磁致塑性环向辗摩超细化方法，包括将低熔点金属待处 理试件加工成圆柱体状，使圆柱体状的低熔点金属待处理试件沿旋转面进行自转，沿自转 的圆柱体状的低熔点金属待处理试件的母线方向对低熔点金属待处理试件进行行进式表 面辗本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低熔点金属磁致塑性环向辗摩超细化方法，其特征在于，将低熔点金属待处理试件加工成圆柱体状，使圆柱体状的低熔点金属待处理试件沿旋转面进行自转，沿自转的圆柱体状的低熔点金属待处理试件的母线方向对低熔点金属待处理试件进行行进式表面辗摩；还给低熔点金属待处理试件提供电磁场。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王文，乔柯，王快社，李天麒，张巡辉，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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