【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料科学领域，具体涉及一种热振动快速提升立方氮化硼材料磨削性能的工艺方法。
技术介绍
1、立方氮化硼由于其硬度高、耐磨性好，被广泛应用机械加工和电子行业。立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，且热稳定性好，尤其是在高温下具有很强的抗氧化性能，因此用于高温磨削加工，不仅可以提高生产效率，同时也可以提升被加工构件的表面质量。另外，立方氮化硼具有抗拉强度高且冲击韧性好等优点，可用于制造轴承和喷嘴等易损构件。由于采用立方氮化硼制成的构件通常服役在极其恶劣的工况下，因此提升其磨削性能一直是研究的热点问题。
2、目前提升立方氮化硼材料机械性能的方法主要有以下两种：第一、在材料中添加第二相粒子，将金属、氧化物或非晶态材料添加到立方氮化硼材料中可以增加材料的硬度、韧性等，例如、添加ti、zr等元素可以提升材料硬度，添加co可以增加立方氮化硼材料的韧性，从而提升其切削性能，但是大幅增加材料成本；第二、采用高温高压处理，利用高温高压处理使立方氮化硼材料发生相变，细化晶粒尺寸，可提升其硬度，但是由于设备复杂成本较高，处理时间较长等缺点，难以推广应用。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供了一种热振动快速提升立方氮化硼材料磨削性能的工艺方法，用于提升立方氮化硼材料制成构件的磨削性能，从而达到增加相应构件的服役性能和寿命的目的。该方法对构件的尺寸和形状要求低，具有适用性广、生产效率高、节能、环保、操作简单等优点。
2、为实现上述目的，本专利技术
3、一种热振动快速提升立方氮化硼材料磨削性能的工艺方法，包括以下步骤：
4、s1、待处理构件装夹：将激振器固定在振动杆的一端，在振动杆的另一端从下至上依次放置弹性垫片和待处理的构件，利用夹具将待处理的构件与弹性垫片压紧固定在振动杆上；
5、s2、确定激振器的转速：将两个应变传感器分别安装在振动杆和待处理的构件上，利用应变传感器和动态应变仪实时测量振动杆和待处理的构件的应变变化情况，在激振器激发的激振力不变的情况下，调节激振器的转速，获得待处理的构件的谐振频率，并将此时所对应的激振器的转速作为后续振动处理时的激振器的转速；
6、s3、加热预处理：在确定振动处理频率后，卸下用于检测的应变传感器，将待处理的构件放入加热炉加热，加热到预定温度，随后在该预定温度下保温一段时间；
7、s4、热振动处理：将激振器的转速设置为步骤2中确定的转速，以步骤3保温温度对构件加热同时进行振动处理一段时间后，将构件取出冷却至室温；
8、s5、循环处理：重复步骤s2、步骤s3和步骤s4，将立方氮化硼材料制成的构件处理3至5次，在第二次及其以后的处理时，省略步骤3中的升温过程，在处理完成后将构件从热振动处理装置上取下。
9、可选地，步骤s1中压紧固定应力控制在1mpa～10mpa，固定位置为待处理的构件的形心上。
10、可选地，步骤s2中获得待处理的构件的谐振频率，包括：记录两个应变传感器所测得的时域信号，将所测得的时域信号转换为频域信号，通过频谱分析获得待处理的构件的谐振频率。
11、可选地，步骤s2中激振力固定为5kn～50kn，激振器的转速变化范围为1000r/min～12000r/min。
12、可选地，步骤s3中加热温度为100℃～500℃，加热速度为5℃/min～20℃/min，保温时间为2min～8min。
13、可选地，步骤s4中单次振动时间为3min～20min，冷却方式为在空气中冷却。
14、可选地，步骤s5中在第二次及其以后的处理时，保温时间为5min～8min。
15、可选地，所述热振动处理装置包括振动杆，
16、所述振动杆下端均匀布设有三个垫块，所述振动杆上端一侧固定有激振器，所述激振器与主控机连接；
17、所述振动杆上端远离所述主控机的一侧从下至上依次设有弹性垫片和构件，并采用夹具将所述构件与弹性垫片压紧固定在振动杆上；
18、一应变传感器安装在所述构件上，另一应变传感器安装在所述振动杆上端且位于所述弹性垫片与激振器之间；
19、两个所述应变传感器均与动态应变仪连接，所述动态应变仪与上位机连接；
20、在靠近所述构件这一侧还设置有加热炉。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：在处理过程中几乎不改变构件的形状和宏观尺寸，因此，可以用于高精密构件的最终处理，而不影响其尺寸精度；同时，在处理过程中主要通过改变构件中的晶格缺陷(晶界、位错和空位等)形态和分布，即由于立方氮化硼材料中的晶格缺陷，尤其是亚晶界和位错缠结等区域存在较高内应力属于高能区，处于亚稳定状态，采用本专利技术处理构件时，当激振器发出的频率接近于构件固有频率的整数倍时，构件的振幅增加，发生剧烈的机械振动；此时在热能的共同作用下，材料的微区发生塑性变形，从而推动原本亚稳定状态的位错在内应力的作用下发生相对运动，该运动可以使内应力和位错分布更加均匀，从而消除材料中的高能区，提升材料的磨削性能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种热振动快速提升立方氮化硼材料磨削性能的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的热振动快速提升立方氮化硼材料磨削性能的工艺方法，其特征在于，步骤S1中压紧固定应力控制在1MPa～10MPa，固定位置为待处理的构件的形心上。
3.根据权利要求1所述的热振动快速提升立方氮化硼材料磨削性能的工艺方法，其特征在于，步骤S2中获得待处理的构件的谐振频率，包括：记录两个应变传感器所测得的时域信号，将所测得的时域信号转换为频域信号，通过频谱分析获得待处理的构件的谐振频率。
4.根据权利要求1所述的热振动快速提升立方氮化硼材料磨削性能的工艺方法，其特征在于，步骤S2中激振力固定为5KN～50KN，激振器的转速变化范围为1000r/min～12000r/min。
5.根据权利要求1所述的热振动快速提升立方氮化硼材料磨削性能的工艺方法，其特征在于，步骤S3中加热温度为100℃～500℃，加热速度为5℃/min～20℃/min，保温时间为2min～8min。
6.根据权利要求1所述的热振动快速提升立方氮化硼材料磨削
7.根据权利要求1所述的热振动快速提升立方氮化硼材料磨削性能的工艺方法，其特征在于，步骤S5中在第二次及其以后的处理时，保温时间为5min～8min。
8.根据权利要求1所述的热振动快速提升立方氮化硼材料磨削性能的工艺方法，其特征在于，所述热振动处理装置包括振动杆，
...【技术特征摘要】
1.一种热振动快速提升立方氮化硼材料磨削性能的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的热振动快速提升立方氮化硼材料磨削性能的工艺方法，其特征在于，步骤s1中压紧固定应力控制在1mpa～10mpa，固定位置为待处理的构件的形心上。
3.根据权利要求1所述的热振动快速提升立方氮化硼材料磨削性能的工艺方法，其特征在于，步骤s2中获得待处理的构件的谐振频率，包括：记录两个应变传感器所测得的时域信号，将所测得的时域信号转换为频域信号，通过频谱分析获得待处理的构件的谐振频率。
4.根据权利要求1所述的热振动快速提升立方氮化硼材料磨削性能的工艺方法，其特征在于，步骤s2中激振力固定为5kn～50kn，激振器的转速变化范围为1000r/min...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴文林，肖生浩，李玉梅，魏可可，
申请(专利权)人：湖北工程学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。