用于搅拌摩擦表面加工的工具的制作方法

本发明涉及一种搅拌摩擦技术，尤其一种利用搅拌摩擦对金属表面进行强化的搅拌摩擦工具，具体地说是一种用于搅拌摩擦表面加工的工具。

背景技术：

随着现代加工技术的快速发展，特别是是船舶制造业的迅速发展，每年生产的船舶很多，特别是近年来的海洋船舶，由于其长期浸泡在海水中，其钢材表面、螺旋桨表面腐蚀性很大，这不利于海洋船舶制造业的发展。传统的化学镀等表面处理方法已经不能满足现代的要求，而且其表面污染严重，不利于广泛推广。本发明正是基于上述原因，提出通过搅拌摩擦表面加工的方法提高钢材的表面耐磨性和耐腐蚀性。具体的方法就是将很多钢球有序的排列在一起，使其与工件表面进行挤压，同时在挤压过程中，从钢球缝隙中撒一些纳米混合粉末，让钢球将它们挤压到工件表面，形成一层特殊的表面硬化层，以提高钢材表面的耐磨性和耐腐蚀性。

本发明操作方法简单，工具设计简单，可拆卸，同时可更换，有利于工具的长期使用，使用的钢球可以通过转动表面，多次应用，大大节约成本，提高使用效率。改性的表面性能好。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的化学表面强化技术不能满足耐腐蚀性要求的问题，设计一种用于搅拌摩擦表面加工的工具，以便通过工具底部的钢球与工件表面进行摩擦挤压产生硬化层，同时在挤压过程中将储存在钢球之间缝隙的纳米混合粉末挤压到工件表面，形成一种特制的表面硬化层，以提高工件表面的耐磨性和耐腐蚀性。

本发明的技术方案是：

一种用于搅拌摩擦表面加工的工具，其特征是它主要由夹持本体1、圆筒本体2、钢球3和螺栓4组成，所述的夹持本体1的上部设有夹持部位1-1，下部设有小圆筒1-3，小圆筒1-3和夹持部位1-1连接在一起并插入圆筒本体2中，夹持本体1与圆筒本体2之间通过螺栓4固定相连，在夹持本体1的中心开有注粉大孔1-2，在注粉大孔1-2底部又钻有多个出粉小孔1-4；所述的圆通本体2的底部表面2-1上开有安装钢球3的钢球安装小孔2-1-1和底板出粉小孔2-1-2，底板出粉小孔2-1-2位于钢球安装小孔2-1-1之间。

所述注粉大孔1-2中注有纳米混合粉末。

所述纳米混合粉末由纳米Fe粉（重量百分比为50%），纳米Cu粉（重量百分比35%），纳米W粉（重量百分比5%），纳米Co粉（重量百分比5%），纳米金刚石（重量面分比5%）组成。

所述钢球3露出所述底部表面2-1的高度为钢球3半径的1/3，夹持本体1上的小圆筒1-3的底部压在钢球3的表面上。

所述的钢球材料性能要优一工件材料性能2倍以上。

所述的出粉小孔1-4的直径在1～2mm，数量一般不少于4个。

本发明的有益效果是：

本发明工艺方法简单、工具结构简单，装配和维修方便，在通过钢球摩擦挤压的过程中将纳米混合粉末一起挤入工件表面形成表面硬化层，同比能提高工件的表面耐磨性和耐腐蚀性30%以上。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为圆筒本体底板结构示意图。

图中：1为夹持本体、2为圆筒本体、3为钢球、4为螺旋、1-1为夹持部位、1-2为注粉大孔、1-3为小圆筒、1-4为出粉小孔、2-1为底部表面、2-1-1为钢球安装小孔、2-1-2为底板出粉小孔。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征等易于明了，现结合具体施例和图示，进一步阐述本发明。

如图1所示。

一种用于搅拌摩擦表面加工的工具，它主要由夹持本体1、圆筒本体2、钢球3和螺栓4组成，所述的夹持本体1的上部设有夹持部位1-1，下部设有小圆筒1-3，小圆筒1-3和夹持部位1-1连接在一起并插入圆筒本体2中，夹持本体1与圆筒本体2之间通过螺栓4固定相连，在夹持本体1的中心开有注粉大孔1-2，在注粉大孔1-2底部又钻有多个出粉小孔1-4；所述的圆通本体2的底部表面2-1上开有安装钢球3的钢球安装小孔2-1-1和底板出粉小孔2-1-2，底板出粉小孔2-1-2位于钢球安装小孔2-1-1之间。一种用于搅拌摩擦表面加工的工具，其主要由夹持本体1、圆筒本体2、钢球3（钢球材料视工件材料而定，一般钢球材料性能要优越工件材料2倍以上）和螺栓4组成。

详述如下：夹持本体1上车有夹持部位1-1，夹持本体1下部车有小圆筒1-3，小圆筒1-3和夹持部位1-1连接在一起，在夹持本体1中心开有注粉大孔1-2，在注粉大孔1-2底部又钻有出粉小孔1-4（小孔直径在1～2mm，数量视孔1-2直径而定，一般不少于4个）。

如图1和图2所示，圆筒本体2的底部表面2-1上面开有钢球安装小孔2-1-1和底板出粉小孔2-1-2，在钢球安装小孔2-1-1之间分布着底板出粉小孔2-1-2，钢球安装小孔2-1-1和底板出粉小孔2-1-2的数量视底板2-1直径大小而定。

如图1所示，本发明的安装使用过程为：先向夹持本体1中的注粉大孔1-2放置纳米混合粉末（最佳配比为：纳米Fe（大约50%），纳米Cu（大约35%），纳米W（大约5%），纳米Co（大约5%），纳米金刚石（大约5%）等，各组份之和为100% ），具体实施时，所述的纳米混合粉末还可根据金属材料成份及所需要达到的表面强化要求进行调整，可通过增加组份、改变配比等方式来提高表面处理性能。然后将钢球3（一般直径在4～6mm）放入到圆筒本体2中的底部表面2-1的钢球安装小孔2-1-1中，钢球3露出的高度约为钢球3半径的1/3，然后将夹持本体1塞入到圆筒本体2中，让夹持本体1的底部牢牢压住钢球3的表面，松开夹持本体1即可将球取出进行更换，并通过螺栓4将装配好的夹持本体1和圆筒本体2固定起来，螺栓4的数量成对出现（一般为4个或6个或8个）。待夹持部位1-1夹持到主轴上，带动工具转动，此时注粉大孔1-2中的纳米混合粉末随着转动从出粉小孔1-4中落到圆筒本体2下部的钢球3之间的底板出粉小孔中，然后再通过底板出粉小孔2-1-2漏到工件表面，在伸出钢球3的表面与工件接触挤压过程中将从底板出粉小孔2-1-2的纳米混合粉末挤入到工件表面，形成一层硬化层，从而提高工件的表面耐磨性和耐腐蚀性。

本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。