耦合超声场和电磁场在提高金属材料寿命上的应用制造技术

耦合超声场和电磁场在提高金属材料寿命上的应用，包括：将被处理的零件固定在卡具上，卡具的一端连接超声换能器，将固定好零件的卡具及超声换能器放入一个高频电磁感应线圈中，再将装有零件、卡具和超声换能器的高频线圈放置在一个低频励磁线圈中，工作时，被处理的工件同时接收三部分的能量：磁能、电能和机械能。本发明专利技术可广泛应用于电子行业、机械加工行业、采矿业、建筑业、汽车行业等领域的各种金属材料处理，工件的使用寿命显著提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料处理领域，特别涉及耦合超声场和电磁场在提高金属材料寿命上的应用。
技术介绍
如何提高金属材料的抗磨损性能一直是材料工程领域的重要研究方向，目前采用的途径包括变换材料配方和处理方式两种。在处理方式中，热处理可以有效提高金属材料的抗磨损性能而得到广泛应用。但由于热处理过程产生的残余应力和不完全相变，难以将金属材料的抗磨损性能最大限度的发挥出来；另外，热处理过程引入的变形、氧化及部分元素的烧损，使热处理不能作为最终工序而限制了使用范围。
技术实现思路
为克服现有热处理技术中产生的残余应力和不完全相变及热处理过程引入的变形、氧化及部分元素的烧损等缺陷。本专利技术提出一种涉及耦合超声场和电磁场在提高金属材料寿命上的应用，该应用在金属热处理的基础上，降低残余应力，减小不完全相变的程度，并且无变形，使得零件抗磨损性能得到大幅度提高，具有广阔的前景。本专利技术是以如下技术方案实现的将被处理的零件固定在卡具上，卡具的一端连接超声换能器，将固定好零件的卡具及超声换能器放入一个高频电磁感应线圈中，再将装有零件、卡具和超声换能器的高频线圈放置在一个低频励磁线圈中。工作时，在被处理的工件中同时接收三部分的能量第一部分是来自低频励磁线圈的磁能，第二部分来自高频感应线圈在工件中感应出的电能，第三部分来自超声换能器的机械能。具体的技术方案如下操作中，可根据所处理工件的不同及材料型号的不同选择合适的超声波、高频线圈和低频励磁线圈的操作参数。较好的参数选择为第一部分产生磁能的设备和参数励磁电源由北京威顿公司生产，型号为RJ-50，低频励磁线圈匝数为250～500匝，将励磁电源直接用导线与励磁线圈连接起来，即可产生所需的磁场。处理的参数范围为交流电峰值电流30～80安培，频率10～50Hz。第二部分产生感应电能的设备和参数感应电源由上海腾昌公司生产，型号为GP26，感应线圈为3～10匝，将感应电源的输出端连在感应线圈上，即可产生所需的感应电流。处理的参数范围为频率15～100KHz，输出功率2.8～8Kw。第三部分产生超声能的设备和参数采用无锡惠丰公司生产的GC-5025超声换能器，输出功率110w，超声电源由张家港飞波超声电源厂提供。处理参数为输出功率50～110w，频率15～30KHz。通过螺丝和环氧树脂胶把超声换能器的输出端面连接到卡具上。将工件固定在卡具上之后，同时开启低频励磁电源、高频感应电源和超声电源，工作一段时间后，即完成对工件的处理。一般处理时间为35s以上，优选35s～500s，最优选100s～500s。在磁场和电流的共同作用下，铁磁性金属内部会同时产生磁致塑性和电致塑性，降低了材料中高能态向低能态运动的势垒，产生的效应是利于残余应力降低及不稳定相向稳定相的转变，同时施加的超声能促进了这一运动过程的程度和效率，使残余应力降低的幅度更大，不稳定相的转变也更彻底。这两个过程弥补了热处理过程中的不足，显著提高了金属材料的抗磨损性能，特别是显著提高铁磁性金属材料的抗磨损性能，工件的使用寿命显著提高。本专利技术的涉及耦合超声场和电磁场在提高金属材料寿命上的应用方法可广泛应用于电子行业、机械加工行业、采矿业、建筑业、汽车行业等领域的各种金属材料处理。尤其是对硬质合金类的车刀片、铣刀片、钎头、麻花钻、铣刀；高速钢类的丝锥、拉刀、齿轮滚刀；高铬钢磨球；表面渗碳齿轮等的应用效果明显。附图说明图1为耦合超声场与电磁场处理金属材料的原理示意图。其中，1-超声换能器，2-被处理零件，3-卡具，4-高频感应线圈，5-低频励磁线圈具体实施方式以下仅为本专利技术的较佳实施例而已，当不能以此限定本专利技术的范围。即大凡依本专利技术申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本专利技术专利涵盖的范围内。实施例1取机械加工行业用硬质合金车刀片KC9110 20片，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出80A交流电，频率30Hz，低频励磁线圈匝数350匝；感应电源输出频率30KHz，输出功率5Kw，感应线圈6匝；超声输出功率100w，频率22KHz；处理时间240s。经处理的车刀片与同一批次生产的未经处理的车刀片在相同的工作条件下加工45#钢轴进行对比试验，结果表明，未经处理的刀片平均每片加工200件，经过处理的刀片平均每片加工350件，寿命提高0.75倍。实施例2取机械加工行业用硬质合金车刀片KC9225 20片，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出80A交流电，频率30Hz，低频励磁线圈匝数350匝；感应电源输出频率30KHz，输出功率5Kw，感应线圈6匝；超声输出功率100w，频率22KHz；处理时间240s。经处理的车刀片与同一批次生产的未经处理的车刀片在相同的工作条件下加工不锈钢套筒进行对比试验，结果表明，未经处理的刀片平均每片加工75件，经过处理的刀片平均每片加工220件，寿命提高1.93倍。实施例3取机械加工行业用硬质合金车刀片KY1310 20片，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出80A交流电，频率30Hz，低频励磁线圈匝数350匝；感应电源输出频率30KHz，输出功率5Kw，感应线圈6匝；超声输出功率100w，频率22KHz；处理时间240s。经处理的车刀片与同一批次生产的未经处理的车刀片在相同的工作条件下加工灰铸铁缸体进行对比试验，结果表明，未经处理的刀片平均每片加工180件，经过处理的刀片平均每片加工260件，寿命提高0.44倍。实施例4取机械加工行业用硬质合金铣刀片YBD052 20片，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出80A交流电，频率35Hz，低频励磁线圈匝数400匝；感应电源输出频率50KHz，输出功率5Kw，感应线圈6匝；超声输出功率110w，频率22KHz；处理时间240s。经处理的铣刀片与同一批次生产的未经处理的车刀片在相同的工作条件下加工灰铸铁端面进行对比试验，结果表明，未经处理的刀片平均每组加工340件，经过处理的刀片平均每片加工520件，寿命提高0.53倍。实施例5取机械加工行业用硬质合金铣刀片YBD102 20片，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出80A交流电，频率35Hz，低频励磁线圈匝数400匝；感应电源输出频率50KHz，输出功率5Kw，感应线圈6匝；超声输出功率110w，频率22KHz；处理时间240s。经处理的铣刀片与同一批次生产的未经处理的车刀片在相同的工作条件下加工球墨铸铁端面进行对比试验，结果表明，未经处理的刀片平均每组加工560件，经过处理的刀片平均每片加工740件，寿命提高0.32倍。实施例6取机械加工行业用硬质合金铣刀片YBD252 20片，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出80A交流电，频率35Hz，低频励磁线圈匝数400匝；感应电源输出频率50KHz，输出功率5Kw，感应线圈6匝；超声输出功率110w，频率22KHz；处理时间240s。经处理的铣刀片与同一批次生产的未经处理的车刀片在相同的工作条件下加工钢件端面进行对比试验，结果表明，未经处理的刀片平均每组加工620件，经过处理的刀片平均每片加工890件，寿命提高0.44倍。实施例7取机械加工行业用硬质合金铣刀片YC30T 20片，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出80A交流本文档来自技高网...

【技术保护点】
耦合超声场和电磁场在提高金属材料寿命上的应用，包括：将被处理的零件固定在卡具上，卡具的一端连接超声换能器，将固定好零件的卡具及超声换能器放入一个高频电磁感应线圈中，再将装有零件、卡具和超声换能器的高频线圈放置在一个低频励磁线圈中，利用耦合超声场和电磁场处理金属材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王明道，王自成，袁金磊，
申请(专利权)人：武汉晶泰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]