移动式铝合金表面机械强化与微弧氧化复合处理设备的制作方法

本实用新型涉及微弧氧化设备技术领域，具体涉及一种移动式铝合金表面机械强化与微弧氧化复合处理设备。

背景技术：

微弧氧化处理又称为微等离子体表面陶瓷化技术，是一种高电压等离子体辅助的阳极氧化新工艺，是在普通阳极氧化的基础上，利用弧光放电增强并激活在阳极上发生的反应，是型材表面的金属与电解质溶液相互作用，从而在铝、镁、钛等阀金属及其合金材料表面微弧放电，在高温、电场等因素的作用下，原位形成稳定的强化陶瓷膜层。与普通阳极氧化技术相比，微弧氧化处理技术工艺简单、易于控制，处理效率高，该技术制成的表面氧化膜结构致密，与基体结合好，具有优良的综合力学性能。由于微弧氧化后的金属表面将残余有拉应力，残余拉应力会引起氧化部位微观几何不连续，容易形成疲劳裂纹源和造成应力腐蚀，导致铝合金表面的疲劳可靠性和疲劳寿命降低，抗应力腐蚀能力差，降低疲劳强度和结构承载能力，更关键的是，目前并没有结合机械强化处理与微弧氧化的加工处理设备。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种移动式铝合金表面机械强化与微弧氧化复合处理设备，能够直接快速对铝合金表面进行塑性强化处理，随后进行维护氧化，整个过程先增强了被处理件表面压应力，从而实现被处理件在微弧氧化中抵消部分拉应力，甚至被处理件表面仍会留有压应力，从而提高被处理件的机械性能和疲劳强度。

一种移动式铝合金表面机械强化与微弧氧化复合处理设备，包括加工平台，所述加工平台包括：输送通道，所述输送通道用于输送被加工件；设置在所述输送通道前段的塑性强化模块，所述塑性强化模块用于对被加工件表面进行塑性强化处理；以及设置在所述输送通道后段的微弧氧化模块；其中，所述塑性强化模块和所述微弧氧化模块均电性连接有控制模块，微弧氧化模块包括电解液槽，所述电解液槽连接有正对所述输送通道的电解液喷头。

具体地，塑性强化模块包括正对所述输送通道的喷丸通道，所述喷丸通道用于对被加工件表面进行喷丸处理。喷丸通道能够让通过其的被加工件表面接受喷丸处理，从而进行塑性强化，让整个被加工件表面的机械强度大于预设要求。

具体地，所述微弧氧化模块还包括：架设在所述输送通道上的保持框；和设置在所述保持框上的移动组件；其中，所述移动组件上设置所述电解液喷头并且其电性连接所述控制模块。通过移动组件实现控制模块对电解液喷头的位置控制，从而实现局部微弧氧化操作，从而避免能源损耗。

具体地，移动组件包括：固定在所述保持框上的保持块；水平设置在所述保持块侧面的伸缩杆组；设置在所述伸缩杆组顶部的滑动框；其中，所述电解液喷头设置在所述滑动框内并且能够在所述滑动框内来回滑动。通过伸缩杆组和滑动框的作用，能够让电解液喷头在整个平面内进行任意运动，从而实现对被加工件表面的局部微弧氧化。

具体地，伸缩杆组由多个电动伸缩杆组成。通过多个电动伸缩杆能够提高其上滑动框的连接强度，从而让整个移动组件更加可靠。

具体地，电解液为koh、h3bo3和na2sio3作为混合电解质溶解于蒸馏水中制成的，电解液中koh的浓度为5.5～6g/l、h3bo3的浓度为13～14g/l、na2sio3的浓度为3.5～4g/l。采用koh、h3bo3和na2sio3混合电解质溶于蒸馏水而制成微碱性的电解液，优选的电解液中koh的浓度为5.8g/l、h3bo3的浓度为13.5g/l、na2sio3的浓度为3.8g/l。

具体地，电解液为koh、h3bo3和na2sio3作为混合电解质溶解于蒸馏水中制成，并按500g～600g/l的比例加入固态功能颗粒，电解液中koh的浓度为5.5～6g/l、h3bo3的浓度为13～14g/l、na2sio3的浓度为3.5～4g/l。采用koh、h3bo3和na2sio3混合电解质溶于蒸馏水而制成微碱性的电解液，优选的电解液中koh的浓度为5.8g/l、h3bo3的浓度为13.5g/l、na2sio3的浓度为3.8g/l，按照500g/l的比例加入固态功能颗粒，通过加入固态功能颗粒，在微弧氧化形成过程中，固态功能颗粒能够参与微弧氧化并形成一种新的强化后的微弧氧化陶瓷层，从而形成一种带有特定预设功能的复合结构层。

具体地，加工平台还包括电性连接所述控制模块的视觉识别模块，所述视觉识别模块设置在所述塑性强化模块和所述微弧氧化模块之间，用于识别被加工件在所述输送通道上的位置。通过视觉识别模块的作用，能够识别被加工件在所述输送通道上待微弧氧化区域的位置，从而通过控制模块调节微弧氧化模块上电解液喷头的位置，让电解液喷头始终正对被加工件上的待微弧氧化区域。

具体地，加工平台还包括电性连接所述控制模块的实时膜层监控模块，所述实时膜层监控模块设置在所述微弧氧化模块之后，用于识别被加工件上微弧氧化后形成的复合层厚度。通过实时膜层监控模块的作用，能够实时识别被加工件上微弧氧化后形成的复合层厚度，从而通过控制模块调节微弧氧化模块上电解液喷头的喷出参数，让微弧氧化过程更加科学可靠。

具体地，加工平台还包括电性连接所述控制模块的射线探测模块，所述射线探测模块设置在所述塑性强化模块和所述微弧氧化模块之间，用于测定被加工件上塑性强化处理后的表面应力分布。通过射线探测模块的作用，能够通过射线衍射法采集和测定被加工件上塑性强化处理后的表面应力分布，从而直观地得到被加工件塑性强化后的强化程度，保证在满足一定塑性强化程度后才会进行微弧氧化操作。

本实用新型的有益效果体现在：

本实用新型中，被加工件在整个系统中依次通过塑性强化模块和微弧氧化模块，从而实现先对被加工件的金属表面进行塑性强化处理，再进行局部的微弧氧化，具体地，先在一定程度上增强被加工件表面压应力，然后再进行局部微弧氧化，利用弧光放电增强并激活在阳极上发生反应，在被加工件表面形成强化复合层，在形成复合层中通过塑性强化产生的压应力抵消部分拉应力，甚至复合处理后形成的复合层下的工件表面仍会留有压应力，其疲劳强度远高于一般的微弧氧化陶瓷层，从而让制备出的复合层不仅具有高耐腐蚀性能及高耐磨性能，还有效提高了机械性能和疲劳强度，成为对普通材料工件表面的耐腐蚀耐磨性能和再制造技术的一大提升，极大地扩大了微弧氧化技术的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型的结构俯视图；

图2为本实用新型的结构示意图；

附图标记：

1-输送通道，2-塑性强化模块，21-喷丸通道，3-电解液槽，4-控制模块，5-电解液喷头，6-保持框，7-移动组件，71-保持块，72-伸缩杆组，73-滑动框，8-视觉识别模块，9-实时膜层监控模块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和出示的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1和图2所示，一种移动式铝合金表面机械强化与微弧氧化复合处理设备，包括加工平台，加工平台包括：输送通道1，输送通道1用于输送被加工件；设置在输送通道1前段的塑性强化模块2，塑性强化模块2用于对被加工件表面进行塑性强化处理；以及设置在输送通道1后段的微弧氧化模块；其中，塑性强化模块2和微弧氧化模块均电性连接有控制模块4，微弧氧化模块包括电解液槽3，电解液槽3连接有正对输送通道1的电解液喷头5。

在本实施方式中，需要说明的是，被加工件在整个系统中依次通过塑性强化模块2和微弧氧化模块，从而实现先对被加工件的金属表面进行塑性强化处理，再进行局部的微弧氧化，具体地，先在一定程度上增强被加工件表面压应力，然后再进行局部微弧氧化，利用弧光放电增强并激活在阳极上发生反应，在被加工件表面形成强化复合层，在形成复合层中通过塑性强化产生的压应力抵消部分拉应力，甚至复合处理后形成的复合层下的工件表面仍会留有压应力，其疲劳强度远高于一般的微弧氧化陶瓷层，从而让制备出的复合层不仅具有高耐腐蚀性能及高耐磨性能，还有效提高了机械性能和疲劳强度，成为对普通材料工件表面的耐腐蚀耐磨性能和再制造技术的一大提升，极大地扩大了微弧氧化技术的应用范围。

具体地，塑性强化模块2包括正对输送通道1的喷丸通道21，喷丸通道21用于对被加工件表面进行喷丸处理。

在本实施方式中，需要说明的是，喷丸通道21能够让通过其的被加工件表面接受喷丸处理，从而进行塑性强化，让整个被加工件表面的机械强度大于预设要求。

具体地，微弧氧化模块还包括：架设在输送通道1上的保持框6；和设置在保持框6上的移动组件7；其中，移动组件7上设置电解液喷头5并且其电性连接控制模块4。

在本实施方式中，需要说明的是，通过移动组件7实现控制模块4对电解液喷头5的位置控制，从而实现局部微弧氧化操作，从而避免能源损耗。

具体地，移动组件7包括：固定在保持框6上的保持块71；水平设置在保持块71侧面的伸缩杆组72；设置在伸缩杆组72顶部的滑动框73；其中，电解液喷头5设置在滑动框73内并且能够在滑动框73内来回滑动。

在本实施方式中，需要说明的是，通过伸缩杆组72和滑动框73的作用，能够让电解液喷头5在整个平面内进行任意运动，从而实现对被加工件表面的局部微弧氧化。

具体地，伸缩杆组72由多个电动伸缩杆组72成。

在本实施方式中，需要说明的是，通过多个电动伸缩杆能够提高其上滑动框73的连接强度，从而让整个移动组件7更加可靠。

具体地，电解液为koh、h3bo3和na2sio3作为混合电解质溶解于蒸馏水中制成的，电解液中koh的浓度为5.5～6g/l、h3bo3的浓度为13～14g/l、na2sio3的浓度为3.5～4g/l。

在本实施方式中，需要说明的是，采用koh、h3bo3和na2sio3混合电解质溶于蒸馏水而制成微碱性的电解液，优选的电解液中koh的浓度为5.8g/l、h3bo3的浓度为13.5g/l、na2sio3的浓度为3.8g/l。

具体地，电解液为koh、h3bo3和na2sio3作为混合电解质溶解于蒸馏水中制成，并按500g～600g/l的比例加入固态功能颗粒，电解液中koh的浓度为5.5～6g/l、h3bo3的浓度为13～14g/l、na2sio3的浓度为3.5～4g/l。

在本实施方式中，需要说明的是，采用koh、h3bo3和na2sio3混合电解质溶于蒸馏水而制成微碱性的电解液，优选的电解液中koh的浓度为5.8g/l、h3bo3的浓度为13.5g/l、na2sio3的浓度为3.8g/l，按照500g/l的比例加入固态功能颗粒，通过加入固态功能颗粒，在微弧氧化形成过程中，固态功能颗粒能够参与微弧氧化并形成一种新的强化后的微弧氧化陶瓷层，从而形成一种带有特定预设功能的复合结构层。

具体地，加工平台还包括电性连接控制模块4的视觉识别模块8，视觉识别模块8设置在塑性强化模块2和微弧氧化模块之间，用于识别被加工件在输送通道1上的位置。

在本实施方式中，需要说明的是，通过视觉识别模块8的作用，能够识别被加工件在输送通道1上待微弧氧化区域的位置，从而通过控制模块4调节微弧氧化模块上电解液喷头5的位置，让电解液喷头5始终正对被加工件上的待微弧氧化区域。

具体地，加工平台还包括电性连接控制模块4的实时膜层监控模块9，实时膜层监控模块9设置在微弧氧化模块之后，用于识别被加工件上微弧氧化后形成的复合层厚度。

在本实施方式中，需要说明的是，通过实时膜层监控模块9的作用，能够实时识别被加工件上微弧氧化后形成的复合层厚度，从而通过控制模块4调节微弧氧化模块上电解液喷头5的喷出参数，让微弧氧化过程更加科学可靠。

具体地，加工平台还包括电性连接控制模块4的射线探测模块，射线探测模块设置在塑性强化模块2和微弧氧化模块之间，用于测定被加工件上塑性强化处理后的表面应力分布。

在本实施方式中，需要说明的是，通过射线探测模块的作用，能够通过射线衍射法采集和测定被加工件上塑性强化处理后的表面应力分布，从而直观地得到被加工件塑性强化后的强化程度，保证在满足一定塑性强化程度后才会进行微弧氧化操作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。