专利名称：液压油缸细长活塞杆表面纳米强化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液压油缸细长活塞杆表面纳米强化装置，属于表面工程技术领域。
背景技术：
随着科学技术的进步，各领域对液压缸的类型要求也越来越广泛。因此，液压缸系统内摩擦副表面的强化改性由此成为一个日益关注的课题。表面强化是一种改善机械零件和构件表面性能、提高疲劳强度和耐磨性能的工艺方法，有时还能提高耐腐蚀性能。在表面强化技术中，作为机械方式的强化方法，现在主要采用冷滚压和喷丸两种方式。但是，冷滚压或喷丸方法的应用在技术上也受到一定的限制。如滚压技术一般只适用于回转体类、硬度在40HRC以下的零件。而且由于加压为静载荷形式，为达到一定量的滚压变形所需的压力较大；而喷丸技术通常用于表面质量要求不太高的零件。对于液压油缸活塞杆而言，目前其表面强化的方式主要是通过淬火的方式来实现。而对于细长活塞杆而言，热处理通常会使零件变形，改变其尺寸和形状精度。
发明内容本实用新型提供一种液压油缸细长活塞杆表面纳米强化装置，用其加工细长活塞杆外表面，得到的表面晶粒小，光洁度高、耐磨性好，能起到金属晶粒的细化强化的作用；更进一步提高其减摩抗磨性能，增加液压缸的使用寿命。本实用新型的原理是利用活塞杆表面在常温状态下的冷塑性特点，运用滚珠高频振动产生的机械能和温度略高于室温的热能的复合能量对活塞杆表面进行无研磨剂的研磨、强化和微小形变处理，使活塞杆表面达到更好的表面粗糙度，细化表面金属的晶粒，同时在表面产生压应力，提高表面显微硬度，增强其耐磨性和疲劳寿命。本实用新型是通过如下技术方案实现的一种液压油缸细长活塞杆表面纳米强化装置，包括机床模块和超声纳米强化装置，机床模块包括卧式车床，安装在卧式车床上用于固定细长活塞杆的夹具、喷油管和刀架；所述的超声纳米强化装置包括以次连接的控制器、超声波发生器、换能器、变幅杆和滚珠；换能器与刀架连接。其中，超声纳米强化装置中的控制器用于调节纳米强化过程中超声波的参数并实时监控超声波加工的状态；超声波发生器用以产生频率在30KHz交变电压；换能器将30KHz交变电压转换成30KHz的机械振动；变幅杆将小振幅的高频振动变成大振幅的高频振动；滚珠将高频振动传递给细长活塞杆表面进行纳米强化。在纳米强化的过程中，细长活塞杆由机床模块驱动；换能器与刀架相连，可沿着细长活塞杆的轴向移动。由喷油管、细长活塞杆、夹具、卧式车床和刀架组成的机床模块，在纳米强化的过程中，喷油管向滚珠和活塞杆之间注入润滑油，活塞杆通过夹具与卧式车床连接，在卧式车床的驱动下使细长活塞杆按照设定的参数旋转。工作过程是先对细长活塞杆进行半精车；半精车完毕后精车，根据机件的不同留出超声波加工量；开启喷油管，根据细长活塞杆的直径设置卧式车床的主轴转速和刀架进给速度，启动超声波模块，进行超声纳米强化处理。[0010]本实用新型具有以下优点I)本实用新型适于低刚度件。在滚珠高频振动时，靠机械能和温度略高于室温的热能作用于零件表面，而不是而不是主要靠压力，因此在对零件进行处理时不会因为机械压力或热的作用导致零件的变形，可以实现对细长件和薄壁件的加工。由于不是靠机械压力的作用，因此可以对较硬的材料进行处理，一般要求零件表面硬度在处理以前不高于HRC60。2)纳米强化。滚珠与零件表面的相互作用是高频的(频率是30KHZ)、大能量的且振幅很小的作用，引起零件表面的微小形变，高频的反复塑性变形导致晶粒碎化，这种特殊塑性变形方式可以使材料表层附近的晶粒细化至纳米量级，这使得表面晶粒细化程度比超声冲击、机械研磨等其他强烈塑性变形方式更为严重和均匀。纳米晶粒的产生使得零件表面显微硬度提高20% 100%，提高了零件表面的耐磨性和疲劳寿命。3)表面光洁度高。利用金属在常温状态下的冷塑性特点，进行无研磨剂的研磨、强化和微小形变处理，使金属零件表面达到更理想的表面粗糙度要求，可以使机件的表面光洁度达到RaO. Ol-RaO. 8，这种超光滑的表面进一步增强了其耐磨性。4)效率高。在卧式车床上精车后直接原位进行超声纳米强化处理，省去了活塞杆的中间转运过程，提高了工作效率。该加工方法比使用磨床加工省一倍的时间，同时加工零件的定位基准为同一基准，行位公差容易保证。
图I是本实用新型结构示意图。图I中1、控制器，2、超声波发生器，3、换能器，4、变幅杆，5、滚珠，6、喷油管，7、细长活塞杆，8、夹具，9、卧式车床，10、刀架。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。如图I所示，该装置主要由超声纳米强化装置和机床模块组成。其中，超声纳米强化装置由控制器I、超声波发生器2、换能器3、变幅杆4、滚珠5组成。机床模块由喷油管6、细长活塞杆7、夹具8、卧式车床9和刀架10组成。首先，按照图I所示的顺序建立纳米强化装置。将控制器I、超声波发生器2、换能器3、变幅杆4、滚珠5依次连接；将细长活塞杆7安装在夹具8上，夹具8、喷油管6和刀架10分别连接在卧式车床9上；将换能器3与刀架10连接。然后，调节换能器3、变幅杆4、滚珠5连接体的轴线与细长活塞杆7的高度保持一致，并与其轴线垂直；调整滚珠5使其转动灵活、稳定起振。开启喷油管6，启动卧式车床9对精车后的细长活塞杆7进行超声纳米强化处理。加工完成后，卸下细长活塞杆7，关闭超声纳米强化装置。
权利要求1.一种液压油缸细长活塞杆表面纳米强化装置，其特征是，包括机床模块和超声纳米强化装置，机床模块包括卧式车床(9)，安装在卧式车床(9)上用于固定细长活塞杆(7)的夹具(8)、喷油管(6)和刀架(10);所述的超声纳米强化装置包括以次连接的控制器(I)、超声波发生器(2)、换能器(3)、变幅杆(4)和滚珠(5);换能(3)器与刀架(10)连接。
专利摘要本实用新型公开了一种液压油缸细长活塞杆表面纳米强化装置，属于表面工程技术领域。主要由超声纳米强化装置和机床模块组成。其中，超声纳米强化装置由控制器、超声波发生器、换能器、变幅杆、滚珠组成。机床模块由喷油管、细长活塞杆、夹具、卧式车床和刀架组成。利用纳米强化装置对细长活塞杆进行半精车；半精车完毕后精车，根据机件的不同留出超声波加工量；开启喷油管，根据细长活塞杆的直径设置卧式车床的主轴转速和刀架进给速度，启动超声纳米强化装置，进行超声纳米强化处理。有益效果是提高了活塞杆表面显微硬度，增强了其耐磨性和疲劳寿命。
文档编号C21D7/04GK202369614SQ20112051338
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者王世永, 闫梅 申请人:徐州永佳液压设备有限公司