一种管状零件内壁表面硬化装置的制作方法

本发明涉及金属硬化处理技术领域。具体地说是一种管状零件内壁表面硬化装置。

背景技术：

由于常用金属材料在服役期间，材料的破环和失效一般均始于金属表面，如断裂、腐蚀和磨损等，因此金属材料表面结构性能的优劣直接影响金属材料的综合性能指标；将常规金属材料表面制备出纳米结构层，可大大提高金属材料综合性能及使用时间，因爆炸硬化的方法操作简单，效果明显，所以爆炸硬化被广泛应用于硬化处理领域；但是现有技术中，使管状零件内壁晶体细化或达到纳米级的装置并不常见，并且爆炸硬化所产生的冲击波、噪音、废气及灰尘影响厂内与周边的安全与环境，危害工人及周边居民的身心健康，所以我们需要一种改进的方案来改善这种情况。

技术实现要素：

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种可以降低爆炸硬化所产生的噪音及灰尘的一种管状零件内壁表面硬化装置。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种管状零件内壁表面硬化装置，包括防护机构、固定机构、运输机构、安装机构、原料机构、爆炸机构、脱模机构；

所述固定机构固定安装在防护机构的内部，所述运输机构设置于防护机构的外部，所述安装机构活动安装在运输机构上，所述原料机构套接在安装机构的外部，所述爆炸机构设置于原料机构的外部，所述脱模机构单独设置在远离装置的地方。

上述一种管状零件内壁表面硬化装置，所述防护机构包括防护箱、密封门、缓冲箱、缓冲门、进气管、出气管和抽风扇；

所述防护箱为长方形箱体结构，防护箱采用厚20-50mm、q235的隔音材料制成，且所述防护箱硬度足以支撑内部爆炸所产生的冲击力；所述防护箱左侧设置有密封门，所述密封门由控制器控制；

所述防护箱设置有密封门的一侧一体安装有缓冲箱，所述缓冲箱与防护箱相连接的一侧面积相等，且所述缓冲箱与防护箱所采用的材料相同；所述缓冲箱远离防护箱的一侧设置有缓冲门，所述缓冲门与密封门大小相同，且缓冲门与密封门位置相照应，所述缓冲门由控制器控制；

所述进气管固定安装在防护箱的顶部，所述防护箱内部通过进气管冲入惰性气体；所述出气管固定安装在防护箱的顶部，且所述出气管的内部设置有抽风扇。

上述一种管状零件内壁表面硬化装置，所述固定机构包括固定板和支架；

所述固定板固定安装在防护箱内部的下表面，且所述固定板材质为松木；所述支架同样由松木制成，所述支架一体垂直安装在固定板的上表面，且所述支架为长方体板状结构，所述支架的数量为两个，且两个所述支架关于固定板的中心处左右对称设置，且所述支架的顶部开设有倒三角形固定槽，所述固定槽顶部的长与支架的长相等。

上述一种管状零件内壁表面硬化装置，所述运输机构包括底板、导槽、滑轮、支撑杆、顶板、t型滑槽、缓冲块和平衡块；

所述底板的一端与缓冲箱一侧的底部相连接，且所述底板不会影响缓冲门的开关，所述底板的上表面开设有导槽，所述导槽的数量为两个，且所述导槽为垂直于缓冲门开设；

两个所述导槽的内部均设置有滑轮，所述滑轮由控制器控制，所述滑轮的数量为四个，四个滑轮的顶部均固定安装有支撑杆，支撑杆的顶部固定安装有顶板，所述顶板的顶部不会超过密封门和缓冲门的高度，且所述顶板宽度小于密封门和缓冲门的宽度，且所述顶板凸出最左侧支撑杆的部分加上缓冲块的长度和大于防护箱于缓冲箱的长度和；

所述顶板的下表面开设有t型滑槽，所述t型滑槽垂直于缓冲门开设；所述缓冲块固定安装在顶板的左侧，所述缓冲块为长条形橡胶块，且缓冲块于顶板连接的一侧面积相等；所述顶板的最右侧底部固定安装有平衡块，所述平衡块的重量于最右侧安装原料后的重量相似。

上述一种管状零件内壁表面硬化装置，所述安装机构包括连接块、第一伸缩杆、第一固定棒、滑块、第二伸缩杆、第二固定棒、固定柱、定位孔、芯棒、往复电机、转轴和皮带；

所述连接块固定安装在顶板的底部，且所述连接块优选固定于顶板底部的左侧位置；所述连接块地底部固定安装有第一伸缩杆，所述第一伸缩杆的右侧底部固定安装有第一固定棒，所述第一固定棒远离第一伸缩杆的一端为圆锥体，且所述圆锥体的大小正好可以插入定位孔内；

所述滑块滑动安装在t型滑槽内，所述滑块为t型滑块，且所述滑块正好与t型滑槽相吻合；所述滑块的底部固定安装有第二伸缩杆，所述第二伸缩杆的左侧固定安装有第二固定棒，且第二固定棒远离第二伸缩杆的一端为圆锥体，且所述圆锥体的大小正好可以插入定位孔内，所述第一固定棒与第二固定棒位于同一轴线上；

所述固定柱的数量为两个，且两个所述固定柱大小、材质都相同，两个所述固定柱的直径均为26mm，两个所述固定柱相对的一侧均开设有定位孔，所述定位孔为锥形，且与固定棒两端的锥体箱吻合，所述两个固定柱通过定位孔与第一固定棒和第二固定棒相连接，且两个所述固定柱与芯棒的材质相同；

两个所述固定柱之间一体连接有芯棒，所述芯棒为柱体，所述芯棒的外表面涂抹脱模剂mos2，所述芯棒材料为模具钢cr12，采用900℃表面感应淬火，热处理硬度保证hrc58-60,随后进行精加工保证配合尺寸，机加工尺寸如下：所述芯棒一端直径为38.5mm，且所述芯棒另一端直径为37mm，且所述芯棒的长度为148mm，所述芯棒表面要保证一定锥度，所述芯棒和两个固定柱位于同一轴线上，所述两个固定柱和芯棒的长度和为180mm；

所述芯棒、固定柱和定位孔为一体连接，且芯棒、固定柱和定位孔组成本装置的一个零件，所述这个零件的数量为五个；

所述往复电机固定安装在顶板的顶部，且所述往复电机位于四个支撑杆的上方位置处，且所述往复电机由控制器控制，所述往复电机的输出端穿透顶板；所述转轴安装在两个伸缩杆之间，且所述转轴到连接块的距离小于芯棒的长度；所述皮带内表面设置有螺纹，所述皮带两端套接在往复电机和转轴的外表面，所述皮带的中间穿过滑块中间的转轮，且所述两条皮带中间的距离小于滑块中间转轮的直径，所述皮带始终保持紧绷状态。

上述一种管状零件内壁表面硬化装置，所述原料机构包括间隙支撑件和管状零件；

所述管状零件套接在芯棒的外表面，所述管状零件材料为t2纯铜和aisi304不锈钢管，且所述管状零件尺寸为φ45mm×140mm×5mm；

所述芯棒与所述管状零件之间有间隙，所述间隙支撑件选用和管状零件相同的材料制成，要求厚度与芯棒和管状零件之间的间隙相同并保证均匀，通过过盈配合放置于芯棒和管状零件之间。

上述一种管状零件内壁表面硬化装置，所述爆炸机构包括炸药和起爆雷管；

所述炸药均匀的设置于管状零件的外表面，所述炸药为2#岩石炸药，且所述炸药密度1200kg/m³，爆速为3000m/s，所述炸药量即要满足不锈钢板表面冲击所需的能量，又要避免过大而造成基板与复板之间产生冶金结合，因此装药厚度的选择范围是试验关键，通过参考相关文献及现场试验，定义单位面积炸药量为两种金属管爆炸焊接药量的60％-70％：其中w为单位面积药量，ρ为密度，k为单位面积药量系数，本次试验取值；δ为金属管厚度；则通过上式计算炸药层的厚度；

所述起爆雷管贯穿防护箱固定安装在防护箱的正面，且起爆雷管起爆方式为单点起爆，所述起爆雷管使用5号雷管。

上述一种管状零件内壁表面硬化装置，所述脱模机构包括脱模模具和压力机；

所述脱模模具的材质为45钢，且所述脱模模具的内孔不倒角，所述脱模模具外径直径为65mm,内径直径为42.5mm，高度为60mm；所述压力机为300t压力机。

本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

1、本发明，通过设置防护箱，可以防止爆炸产生的粉尘扩散，也可以隔离一部分爆炸产生的噪音；防护箱上设置有密封门，在密封门处设置有缓冲箱，缓冲箱上同样设置有与密封门相对应的缓冲门，在将管状零件和炸药全部套在芯棒上后，控制滑轮沿导槽向防护箱内移动，在缓冲块装上防护箱箱壁时，两个伸缩杆同时向下伸开，正好将两个固定柱放置到支架上，在发生爆炸后，出气管内的抽风扇会将防护箱内的粉尘和废气抽出进行集中处理，在防护箱内的粉尘通过密封门向外扩散的时候，缓冲箱和缓冲门会将大多数粉尘拦下，可以有效降低粉尘对空气的污染；并且在进行爆炸时，防护箱和缓冲箱会隔绝噪音，可以有效降低噪音污染，通过向防护箱内通入惰性气体，可以进一步对防护箱和本装置零件起到保护作用。

2、本发明，通过两个伸缩杆和两个固定棒可以使待硬化零件在进行安装的时候更方便；在将管状零件、间隙支撑件和炸药都固定在芯棒上后，工作人员手持两个固定柱，先通过左侧固定柱上的定位孔将左侧固定柱插入第一固定棒内，再控制往复电机进行运行，带动滑块想左缓慢移动，直至第二固定棒插入右侧固定柱内的定位孔中，然后使滑轮移动即可将待硬化零件送入防护箱，解决了工作人员对待硬化零件和炸药安装不方便的问题。

3、本发明，通过在固定柱上开设两个同轴度的定位孔，可以使芯棒在使用后更方便对其表面进行修磨；将使用后的芯棒通过两个同轴度的定位孔进行固定，将其固定在修磨机上，对芯棒表面进行修磨。

4、本发明，通过在芯棒表面涂抹脱模剂mos2,易于使爆炸硬化后的管状零件从芯棒上分离下来；将进行爆炸后的芯棒插入脱模模具的内孔中，使用压力机从顶部的固定柱向下用力，因为芯棒与管状零件之间涂抹有脱模剂mos2，通过压力机的作用，很轻易的就可以使管状零件从芯棒上脱落，可以有效防止芯棒与管状零件成为爆炸焊接。

附图说明

图1本发明防护机构结构示意图；

图2本发明运输机构结构示意图；

图3本发明支架侧视结构示意图；

图4本发明芯棒结构示意图；

图5本发明脱模机构结构示意图；

图6本发明运输机构侧视结构示意图。

图中附图标记表示为：100-防护机构；200-固定机构；300-运输机构；400-安装机构；500-原料机构；600-爆炸机构；700-脱模机构；101-防护箱；102-密封门；103-缓冲箱；104-缓冲门；105-进气管；106-出气管；107-抽风扇；201-固定板；202-支架；301-底板；302-导槽；303-滑轮；304-支撑杆；305-顶板；306-t型滑槽；307-缓冲块；308-平衡块；401-连接块；402-第一伸缩杆；403-第一固定棒；404-滑块；405-第二伸缩杆；406-第二固定棒；407-固定柱；408-定位孔；409-芯棒；410-往复电机；411-转轴；412-皮带；501-间隙支撑件；502-管状零件；601-炸药；602-起爆雷管；701-脱模模具；702-压力机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

一种管状零件内壁表面硬化装置，包括防护机构100、固定机构200、运输机构300、安装机构400、原料机构500、爆炸机构600、脱模机构700；固定机构200固定安装在防护机构100的内部，运输机构300设置于防护机构100的外部，安装机构400活动安装在运输机构300上，原料机构500套接在安装机构400的外部，爆炸机构500设置于原料机构500的外部，脱模机构700单独设置在远离装置的地方；

如图1-3所示，一种管状零件内壁表面硬化装置，防护机构100包括防护箱101、密封门102、缓冲箱103、缓冲门104、进气管105、出气管106和抽风扇107；防护箱101为长方形箱体结构，防护箱101采用厚20-50mm、q235的隔音材料制成，且防护箱101硬度足以支撑内部爆炸所产生的冲击力；防护箱101左侧设置有密封门102，密封门102由控制器控制；防护箱101设置有密封门102的一侧一体安装有缓冲箱103，缓冲箱103与防护箱101相连接的一侧面积相等，且缓冲箱103与防护箱101所采用的材料相同；缓冲箱103远离防护箱101的一侧设置有缓冲门104，缓冲门104与密封门102大小相同，且缓冲门104与密封门102位置相照应，缓冲门104由控制器控制；进气管105固定安装在防护箱101的顶部，防护箱101内部通过进气管105冲入惰性气体；出气管106固定安装在防护箱101的顶部，且出气管106的内部设置有抽风扇107；固定机构200包括固定板201和支架202；固定板201固定安装在防护箱101内部的下表面，且固定板201材质为松木；支架202同样由松木制成，支架202一体垂直安装在固定板201的上表面，且支架202为长方体板状结构，支架202的数量为两个，且两个支架202关于固定板201的中心处左右对称设置，且支架202的顶部开设有倒三角形固定槽，固定槽顶部的长与支架202的长相等；运输机构300包括底板301、导槽302、滑轮303、支撑杆304、顶板305、t型滑槽306、缓冲块307和平衡块308；底板301的一端与缓冲箱103一侧的底部相连接，且底板301不会影响缓冲门104的开关，底板301的上表面开设有导槽302，导槽302的数量为两个，且导槽302为垂直于缓冲门104开设；两个导槽302的内部均设置有滑轮303，滑轮303由控制器控制，滑轮303的数量为四个，四个滑轮303的顶部均固定安装有支撑杆304，支撑杆304的顶部固定安装有顶板305，顶板305的顶部不会超过密封门102和缓冲门104的高度，且顶板305宽度小于密封门102和缓冲门104的宽度，且顶板305凸出最左侧支撑杆304的部分加上缓冲块307的长度和大于防护箱101于缓冲箱103的长度和；顶板305的下表面开设有t型滑槽306，t型滑槽306垂直于缓冲门104开设；缓冲块307固定安装在顶板305的左侧，缓冲块307为长条形橡胶块，且缓冲块307于顶板305连接的一侧面积相等；顶板305的最右侧底部固定安装有平衡块308，平衡块308的重量于最右侧安装原料后的重量相似；安装机构400包括连接块401、第一伸缩杆402、第一固定棒403、滑块404、第二伸缩杆405、第二固定棒406、固定柱407、定位孔408、芯棒409、往复电机410、转轴411和皮带412；连接块401固定安装在顶板305的底部，且连接块401优选固定于顶板305底部的左侧位置；连接块401地底部固定安装有第一伸缩杆402，第一伸缩杆402的右侧底部固定安装有第一固定棒403，第一固定棒403远离第一伸缩杆402的一端为圆锥体，且圆锥体的大小正好可以插入定位孔408内；滑块404滑动安装在t型滑槽306内，滑块404为t型滑块，且滑块404正好与t型滑槽306相吻合；滑块404的底部固定安装有第二伸缩杆405，第二伸缩杆405的左侧固定安装有第二固定棒406，且第二固定棒406远离第二伸缩杆405的一端为圆锥体，且圆锥体的大小正好可以插入定位孔408内，第一固定棒403与第二固定棒406位于同一轴线上；固定柱407的数量为两个，且两个固定柱407大小、材质都相同，两个固定柱407的直径均为26mm，两个固定柱407相对的一侧均开设有定位孔408，定位孔408为锥形，且与固定棒两端的锥体箱吻合，两个固定柱407通过定位孔408与第一固定棒403和第二固定棒406相连接，且两个固定柱407与芯棒409的材质相同；两个固定柱407之间一体连接有芯棒409，芯棒409为柱体，芯棒409的外表面涂抹脱模剂mos2，芯棒409材料为模具钢cr12，采用900℃表面感应淬火，热处理硬度保证hrc58-60,随后进行精加工保证配合尺寸，机加工尺寸如下：芯棒409一端直径为38.5mm，且芯棒409另一端直径为37mm，且芯棒409的长度为148mm，芯棒409表面要保证一定锥度，芯棒409和两个固定柱407位于同一轴线上，两个固定柱407和芯棒409的长度和为180mm；芯棒409、固定柱407和定位孔408为一体连接，且芯棒409、固定柱407和定位孔408组成本装置的一个零件，这个零件的数量为五个；往复电机固定安装在顶板305的顶部，且往复电机410位于四个支撑杆304的上方位置处，且往复电机410由控制器控制，往复电机410的输出端穿透顶板305；转轴411安装在两个伸缩杆之间，且转轴411到连接块401的距离小于芯棒409的长度；皮带412内表面设置有螺纹，皮带412两端套接在往复电机410和转轴411的外表面，皮带412的中间穿过滑块404中间的转轮，且两条皮带412中间的距离小于滑块404中间转轮的直径，皮带412始终保持紧绷状态；原料机构500包括间隙支撑件501和管状零件502；管状零件502套接在芯棒409的外表面，管状零件502材料为t2纯铜和aisi304不锈钢管，且管状零件502尺寸为φ45mm×140mm×5mm；芯棒409与管状零件502之间有间隙，间隙支撑件501选用和管状零件502相同的材料制成，要求厚度与芯棒409和管状零件502之间的间隙相同并保证均匀，通过过盈配合放置于芯棒409和管状零件502之间；爆炸机构600包括炸药601和起爆雷管602；炸药601均匀的设置于管状零件500的外表面，炸药601为2#岩石炸药601，且炸药601密度1200kg/m³，爆速为3000m/s，炸药601量即要满足不锈钢板表面冲击所需的能量，又要避免过大而造成基板与复板之间产生冶金结合，因此装药厚度的选择范围是试验关键，通过参考相关文献及现场试验，定义单位面积炸药量为两种金属管爆炸焊接药量的60％-70％：其中w为单位面积药量，ρ为密度，k为单位面积药量系数，本次试验取值；δ为金属管厚度；则通过上式计算炸药601层的厚度；起爆雷管602贯穿防护箱101固定安装在防护箱101的正面，且起爆雷管602起爆方式为单点起爆，起爆雷管602使用5号雷管；脱模机构700包括脱模模具701和压力机702；脱模模具701的材质为45钢，且脱模模具701的内孔不倒角，脱模模具701外径直径为65mm,内径直径为42.5mm，高度为60mm；压力机702为300t压力机702。

工作原理：本发明，防护箱101上设置有密封门102，在密封门102处设置有缓冲箱103，缓冲箱103上同样设置有与密封门102相对应的缓冲门104，在将管状零件502和炸药601全部套在芯棒409上后，控制滑轮303沿导槽302向防护箱101内移动，在缓冲块307装上防护箱101箱壁时，两个伸缩杆同时向下伸开，正好将两个固定柱407放置到支架202上，在发生爆炸后，出气管106内的抽风扇107会将防护箱101内的粉尘和废气抽出进行集中处理，在防护箱101内的粉尘通过密封门102向外扩散的时候，缓冲箱103和缓冲门104会将大多数粉尘拦下，可以有效降低粉尘对空气的污染；并且在进行爆炸时，防护箱101和缓冲箱103会隔绝噪音，可以有效降低噪音污染，通过向防护箱101内通入惰性气体，可以进一步对防护箱101和本装置零件起到保护作用；在将管状零件502、间隙支撑件501和炸药601都固定在芯棒409上后，工作人员手持两个固定柱407，先通过左侧固定柱407上的定位孔408将左侧固定柱407插入第一固定棒403内，再控制往复电机410进行运行，带动滑块404向左缓慢移动，直至第二固定棒406插入右侧固定柱407内的定位孔408中，然后使滑轮303移动即可将待硬化零件送入防护箱101，解决了工作人员对待硬化零件和炸药601安装不方便的问题；通过在固定柱407上开设两个同轴度的定位孔408，可以使芯棒409在使用后更方便对其表面进行修磨；将使用后的芯棒409通过两个同轴度的定位孔408进行固定，将其固定在修磨机上，对芯棒409表面进行修磨；将进行爆炸后的芯棒409插入脱模模具701的内孔中，使用压力机702从顶部的固定柱407向下用力，因为芯棒409与管状零件502之间涂抹有脱模剂mos2，通过压力机702的作用，很轻易的就可以使管状零件502从芯棒409上脱落，可以有效防止芯棒409与管状零件502成为爆炸焊接。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。