一种基于过盈配合的嵌入式破玻球及其制造方法

1.本发明涉及一种基于过盈配合的嵌入式破玻球及其制造方法，属于机械加工领域


背景技术：

2.随着科学技术的发展及人们对安全的高度重视，在建筑领域及各类交通工具中，具有高硬度特性的钢化玻璃得到了广泛的应用。与此同时在室内安全事故发生时，紧急破窗救人变得更加困难。安全锤、破窗器、弹簧逃生锤等目前市面上主流破玻工具大多面向被困者，且均为近距离破玻工具，在被困者虚弱无力或高空安全事故等情况下，近距离接触较为困难，快速施救难以实现。为了方便营救人员进行快速破玻施救，破玻球作为新一代远距离破玻工具的代表迅速得到大众的亲睐，成为破玻工具研究方面的新热门。
3.当前破玻球主要结构为是专利(cn201933870u)中由黄裕中等人提出的10％30％氧化锆增韧70％90％氧化铝陶瓷结构，采用方法为传统的整体开模制造的方法，然而超细粉体的团聚问题,氧化锆在基体中弥散不均匀等问题一直是工艺控制的难点，因此制造工艺不可避免地较为复杂，且最终合格率低；同时制备优质的al2o3/zro2复合粉体是制备性能优异zta陶瓷的前提，优质的原材料必然会带来较高的成本。同时包括破玻球在内，市面上大多数破玻工具的生产方式均采用整体制造的思想，依赖相应的模具进行开模制造，成本较高，工艺较为复杂。因此，目前市面上破玻球仍未实现大规模的工业化生产且价格昂贵，如何对破玻球进行优化改造，使其同时兼备低成本与高质量两大特点一直是行业内关心和研究的重点。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于克服现有生产方式的束缚，打破目前破玻工具整体制造的思维方式，提供一种低成本、工艺简单的高质量嵌入式破玻球。
5.本发明的具体技术如下：
6.一种基于过盈配合的嵌入式破玻球，以碳素钢为基体，所述基体被加工为球体或棱体，并在球体上或棱体的每个面上均匀设置有安装孔，所述安装孔中插入有尖状硬质凸起，整体为嵌入式结构。
7.进一步地，所述硬质凸起为锥形硬质合金。
8.本发明还包括所述过盈配合的嵌入式破玻球的制造方法，包括如下步骤：
9.(1)对硬质合金耐磨棒进行粗加工得到锥形硬质合金，随即对其表面进行机加工达到所要求的精度；
10.(2)将碳素钢基体加工成球体或棱体，并在球体上或棱体的每一个面上均匀开设安装孔；
11.(3)在所述安装孔内装上温控装置随后将所述基体放入加热炉中加热一段时间,同时将加工好的锥形硬质合金放入硒液中浸泡；
12.(4)将基体从加热炉中取出，并立即将锥形硬质合金从硒液中取出插入安装孔中，
恢复常温后锥形硬质合金与安装孔之间实现钎焊及过盈配合。
13.进一步地，所述安装孔的深度为1mm-3mm，所述锥形硬质合金高出基体表面的高度为 1-4mm。
14.进一步地，所述安装孔的直径为3mm-10mm。
15.进一步地，步骤中所述基体在加热炉中的加热温度为300-600℃，加热时间为10-200min。
16.进一步地，所述硬质合金加工前的横截面为圆形、椭圆形、多边形中的一种。
17.进一步地，所述硬质合金中含有的硬质相和/或陶瓷相，其中所述硬质相包括碳化钨、碳化钛、碳化钼、碳化铌、碳化钒中的至少一种，所述陶瓷相包括氧化锆、三氧化二铝中的至少一种。
18.进一步地，所述基体为棱体时，包括正六面体，正八面体或正十二面体。
19.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
20.相较于传统整体陶瓷制造的破玻球，本发明同时兼顾了低成本与高质量两大优势，具有更强的市场竞争力与工业化量产的可能性。制造过程中，球状碳钢基体先在加热炉中进行加热，此时球状碳钢基体的直径增大，然后将沾有硒液的锥形硬质合金安装于取出的球状碳钢基体表面的安装孔内，随着温度的降低，球状碳钢基体的表面的安装孔直径变小，恢复至室温后与孔内的锥形硬质合金实现过盈配合并形成钎焊层，避免了机械力安装锥形硬质合金时安装孔易胀裂的现象及过盈配合不牢固的现象，对基体无损伤，结合牢固，不会脱落，保障了破玻球的质量。该破玻球完全摒弃了整体材料的思想，摆脱了传统破玻工具依赖开模制造的限制，大大降低了生产成本，简化了制造过程，提高了破玻球的生产率；与其牢固结合的硬质合金保证了破玻球的表面硬度，相比于陶瓷结构的破玻球，破玻效果更好，其低成本高质量的特点更符合市场需求，具备大规模工业生产及应用的潜力。
附图说明
21.图1为本发明中实施例1的破玻球主视图；
22.图2为本发明中实施例2中基体的立体图；
23.图3为本发明中锥形硬质合金主视图；
24.图中：1、基体；1-1、安装孔；2、锥形硬质合金。
具体实施方式
25.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
26.实施例1
27.一种基于过盈配合的嵌入式破玻球，以碳素钢为基体，形状为球形，在其表面进行打点钻孔，插入硬质凸的方式进行制造，整体为嵌入式结构，其具体制造方法步骤如下：
28.(1)取直径为13mm，横截面为圆形，硬质相为76％碳化钨的硬质合金进行粗加工得到下部为圆柱的锥形硬质合金，如图2所示；
29.(2)基体1为球形普通碳钢基体，在其表面均匀开设安装孔1-1，安装孔1-1的深度
84.80)
×
10-4
d，根据恢复常温后球状碳钢母体的直径设计锥形硬质合金的直径，保证锥形硬质合金与安装孔的过盈配合。


技术特征：
1.一种基于过盈配合的嵌入式破玻球，其特征在于：所述破玻球以碳素钢为基体，所述基体为球体或棱体，所述球体上或所述棱体的每个面上均匀设置有安装孔，所述安装孔中插入有尖状硬质凸起，所述破玻球整体为嵌入式结构。2.根据权利要求1所述的一种基于过盈配合的嵌入式破玻球，其特征在于：所述尖状硬质凸起为锥形硬质合金。3.根据权利要求2所述的一种基于过盈配合的嵌入式破玻球的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)对硬质合金耐磨棒进行粗加工得到锥形硬质合金，随即对其表面进行机加工达到所要求的精度；(2)将碳素钢基体加工成球体或棱体，并在球体上或棱体的每一个面上均匀开设安装孔；(3)在所述安装孔内装上温控装置，随后将所述基体放入加热炉中加热一段时间,同时将加工好的锥形硬质合金放入硒液中浸泡；(4)将所述基体从加热炉中取出，并立即将锥形硬质合金从硒液中取出插入所述安装孔中，恢复常温后所述锥形硬质合金与所述安装孔之间实现钎焊及过盈配合。4.根据权利要求3所述的一种基于过盈配合的嵌入式破玻球的制造方法，其特征在于：所述安装孔的深度为1mm-3mm，所述锥形硬质合金高出基体表面的高度为1-4mm。5.根据权利要求3所述的一种基于过盈配合的嵌入式破玻球的制造方法，其特征在于：所述安装孔的直径为3mm-10mm。6.根据权利要求3所述的一种基于过盈配合的嵌入式破玻球的制造方法，其特征在于：步骤中所述基体在加热炉中加热温度为300-600℃，加热时间为10-200min。7.根据权利要求3-6任一项所述的一种基于过盈配合的嵌入式破玻球的制造方法，其特征在于：所述硬质合金加工前的横截面为圆形、椭圆形、多边形中的一种。8.根据权利要求3-6任一项所述的一种基于过盈配合的嵌入式破玻球的制造方法，其特征在于：所述硬质合金中含有的硬质相和/或陶瓷相，其中所述硬质相包括碳化钨、碳化钛、碳化钼、碳化铌、碳化钒中的至少一种，所述陶瓷相包括氧化锆、三氧化二铝中的至少一种。9.根据权利要求3-6任一项所述的一种基于过盈配合的嵌入式破玻球的制造方法，其特征在于：所述基体为棱体时，包括正六面体、正八面体或正十二面体。

技术总结
一种基于过盈配合的嵌入式破玻球，以碳素钢为基体，加工成球体或棱体，并在球体上或棱体的每个面上均匀设置有安装孔，所述安装孔中插入有尖状硬质凸起，其整体为嵌入式结构。本发明还包括所述基于过盈配合的嵌入式破玻球的制造方法。本发明打破了目前破玻工具整体制造的思维方式，提供一种低成本、工艺简单的高质量嵌入式破玻球及其制造方法。质量嵌入式破玻球及其制造方法。质量嵌入式破玻球及其制造方法。


技术研发人员：张国栋 龚寅卿 周怡成 汪昌顺 银航 郭嘉琳 李成林 梅青松
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：2022.06.20
技术公布日：2022/10/3