摩擦搅动表面处理方法及装置制造方法及图纸

垂直于移动轨迹Ｑ的两个梁１７和１８形成于汽缸盖材料的吸入端口开口１４中，作为用于干涉由于材料变软所导致的端口开口１４变形的边缘余量，从而在旋转工具的摩擦搅动防止材料的变形和变形所形成的孔隙。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于例如铝合金铸造材料的表面处理方法、表面处理设备、经受该表面处理的元件以及将要经受该表面处理的中间元件。
技术介绍
日本专利未审定公开号No.10-183316披露了一种表面处理方法，在施加压力的铸造材料(诸如相对于汽缸盖的汽缸体的啮合表面)的表面处理中，在旋转时，旋转工具具有形成于其远端肩部处的突出部分，从而在具有热能的非熔化状态下进行搅动。汽缸盖的端口开口之间的部分(阀对阀的部分)重复由于发动机燃烧所导致的体积膨胀和由于冷却所导致的体积收缩，并且在那里易于出现由于热疲劳所造成的裂缝。因此，通过摩擦搅动而对阀对阀的部分进行表面处理，以便于形成具有精细结构的金属并降低浇道的面积比率，这样就增强了对于热疲劳所导致的裂缝的产生和裂缝扩展的抵抗力，从而提高了热疲劳强度。由于端口开口的存在，在阀对阀的部分中材料的刚度是低的。旋转工具的推力和旋转运动使得开口的侧表面的基质结构沿竖直方向和水平方向塑性变形，因此端口开口的形状会不合需要地改变。当端口开口的形状改变时，已通过摩擦搅动而塑性流化的材料移动到端口开口侧面。因此，在表面改变区域中易于出现孔隙。
技术实现思路
在考虑了上述问题的基础上提出了本专利技术，本专利技术的目的是，提供一种可防止材料变形以及由于变形所导致的孔隙的表面处理方法和设备、经受该表面处理的元件以及将要经受该表面处理的中间元件。为了解决上述问题并且实现上述目的，依照本专利技术的表面处理方法，当将要根据摩擦搅动通过将旋转工具插入开口之间的工件表面中而对具有多个开口的工件进行表面处理时，在工件的开口上形成了用于干涉由于材料变软所导致的开口变形的边缘余量，开口之间的工件表面被旋转工具搅动，并且执行移除包含余量的工件表面的后加工。这样，可避免材料变形以及由于变形所导致的孔隙。旋转工具最好具有带有平坦远端的杆状轴向部分，以及从轴向部分的远端突出的突出部分。从而，可提高热疲劳强度，同时避免材料变形以及由于变形所导致的孔隙。工件最好为铸造材料，并且在上部布置有用于在工件铸造期间形成边缘余量的模型。因此，可在没有增加制造步骤数量的情况下形成边缘余量。工件最好为汽缸盖。这样，可提高热疲劳强度，同时避免汽缸盖的端口开口变形以及由于变形所导致的孔隙。最好，当将要根据摩擦搅动、通过将由机械工具的工具支撑装置以可拆卸的方式支撑的旋转工具插入工件表面中而执行表面处理时，旋转工具搅动工件的表面处理区域，旋转工具变为用于去除工件毛边的修边工具，并且用该修边工具加工所述表面处理区域。使用一个机械工具可执行摩擦搅动程序和修边程序。因此，可抑制由于旋转工具的热膨胀所导致的加工深度的变化，从而避免出现孔隙。旋转工具最好具有多个旋转工具，并且在使用修边工具的程序之后，选择此前刚刚使用的旋转工具以外的旋转工具。这样，可给予此前刚刚使用的旋转工具足够长的冷却时间。最好，当将要对经受通过将旋转工具插入到工件表面中的摩擦搅动的表面处理的元件进行检查时，测量表面处理区域的预处理温度、测量在加工期间旋转工具对于表面处理区域的载荷，以及从预处理温度和旋转工具的载荷的预定关系图与所测量的预处理温度和载荷的对比中检查表面处理元件是否有缺陷。因此，可删去通过目测法所执行的步骤，并且可在程序期间以在线的方式检查工件是否有缺陷。最好，通过预处理温度和施加到旋转工具上的电能而限定所述关系图，并且可通过电能改变旋转工具的旋转速度。这样，可从施加到旋转工具上的电能变化中检查工件是否有缺陷。依照本专利技术的处理方法，当将要根据摩擦搅动(通过将旋转工具插入工件表面中)而对具有不同刚度部分的工件进行表面处理时，高刚度部分和低刚度部分在工件的表面处理区域中被分开，使得旋转工具沿着低刚度部分在向前路径中相对于工件移动，在向前路径之后，使得旋转工具沿着高刚度部分在返回路径中相对于工件移动。这样，可避免由于摩擦热的传导所导致的材料变形以及所述变形所造成的孔隙，同时通过往复移动处理广阔的区域。在高刚度部分和低刚度部分中表面处理区域最好具有不同的厚度。使得旋转工具沿着具有厚表面处理区域的高刚度部分在返回路径中相对于工件移动。这样，可避免由于摩擦热的传导所导致的材料变形以及所述变形所造成的孔隙，同时通过往复移动处理广阔的区域。经受本专利技术表面处理的元件具有多个开口。在元件的开口上形成有用于干涉由于材料变软所导致的开口变形的边缘余量，所述元件是根据摩擦搅动(通过将旋转工具插入开口之间的元件表面中)而经受表面处理的。开口之间的工件表面被旋转工具搅动，并且执行移除包含余量的工件表面的后加工。这样，可提高热疲劳强度同时避免表面处理期间材料变形以及由于变形所导致的孔隙。本专利技术最好适用于用铝合金铸造材料制成的汽缸盖作为元件。本专利技术所涉及的中间元件具有多个开口。在元件的开口上形成有用于干涉由于材料变软所导致的开口变形以及将通过后加工去除的边缘余量，所述元件是根据摩擦搅动(通过将旋转工具插入开口之间的元件表面中)而经受表面处理的。这样，可提高产品热疲劳强度同时避免表面处理期间材料变形以及由于变形所导致的孔隙。在本专利技术所涉及的经受表面处理的元件中，当将要根据摩擦搅动(通过将旋转工具插入工件表面中)而对具有不同刚度部分的工件进行表面处理时，高刚度部分和低刚度部分在工件的表面处理区域中被分开，使得旋转工具沿着低刚度部分在向前路径中相对于工件移动，在向前路径之后，使得旋转工具沿着高刚度部分在返回路径中相对于工件移动。这样，可避免由于摩擦热的传导所导致的材料变形以及所述变形所造成的孔隙，同时通过往复移动处理广阔的区域。最好，所述元件是具有多个开口的元件，其中开口之间的一部分被连续地改变。本专利技术最好适用于用铝合金铸造材料制成的汽缸盖作为元件。用本专利技术所涉及的表面处理设备，当根据摩擦搅动(通过将旋转工具插入工件表面中)而对具有不同刚度部分的工件进行表面处理时，高刚度部分和低刚度部分在工件的表面处理区域中被分开，使得旋转工具沿着低刚度部分在向前路径中相对于工件移动，在向前路径之后，使得旋转工具沿着高刚度部分在返回路径中相对于工件移动。这样，可避免由于摩擦热的传导所导致的材料变形以及所述变形所造成的孔隙，同时通过往复移动处理广阔的区域。最好，当将要根据摩擦搅动(通过将由机械工具的工具支撑装置以可拆卸的方式支撑的旋转工具插入工件表面中)而执行表面处理时，旋转工具搅动工件的表面处理区域，旋转工具变为用于去除工件毛边的修边工具，并且用该修边工具加工所述表面处理区域。使用一个机械工具可执行摩擦搅动程序和修边程序。因此，可抑制由于旋转工具的热膨胀所导致的加工深度的变化，从而避免出现孔隙。最好，当将要对经受通过将旋转工具插入到工件表面中的摩擦搅动的表面处理的元件进行检查时，测量表面处理区域的预处理温度、测量在加工期间旋转工具对于表面处理区域的载荷，以及从预处理温度和旋转工具的载荷的预定关系图与所测量的预处理温度和载荷的对比中检查表面处理元件是否有缺陷。因此，可删去通过目测法所执行的步骤，并且可在加工期间以在线的方式检查工件是否有缺陷。从以下对于本专利技术优选实施例的详细描述中，本领域熟练人员将明白除以上所披露的以外的其他目的和优点。在描述中，对附图进行参照，其中附图构成所述描述的一部分，并且附图示出了本专利技术的一个示例。然而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于具有多个开口的工件的表面处理方法，将旋转工具插入到开口之间的工件表面中，并且在没有被旋转工具的摩擦热量熔化的情况下搅动和修正工件表面，其特征在于，在工件的开口上形成了用于干涉由于材料变软所导致的开口变形的边缘余量，开 口之间的工件表面被旋转工具搅动，并且执行移除包含余量的工件表面的后加工。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：楠木弘明，益田勉，富谷孝二，
申请(专利权)人：马自达汽车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]