一种金属材料韧化处理装置及其处理方法

摘要

本发明公开了一种金属材料韧化处理装置，涉及金属处理相关技术领域，包括支撑板和安装有承接板的安装环，安装环的下表面设置有用于安装驱动机的底板，驱动机的输出轴端部固定安装有第一齿轮，承接板的下表面开设有用于安装多个第一齿条的安装槽。本发明还公开了一种金属材料韧化处理装置的处理方法，包括以下步骤：A：高温淬火、B：激光处理、C：表面喷涂。本发明通过启动液压杆，带动夹板向内移动，并通过橡胶板的配合，实现对金属材料外壁的夹紧，驱动机带动第一齿轮旋转，第一齿轮通过与第一齿条的啮合连接设置，实现带动承接板沿着安装环转动，便于对金属材料的角度进行调节，能够有效提升对金属材料的操作便捷性。

说明书

技术领域

本发明涉及金属处理相关技术领域，特别涉及一种金属材料韧化处理装置及其处理方法。

背景技术

金属零部件的失效往往源于其表面，如腐蚀、磨损、疲劳等破坏都是从表面开始或在表面发生，因此，提高表面性能成为防止零部件失效、延长其使用寿命的重要方法，表面改性技术是提高材料表面性能的有效手段，其通过改善材料表面的成分和微观组织来达到提高其表面性能的目的。

在中国发明专利申请号：CN201610527965.5中公开有一种基于脉冲电流相变效应的高强韧金属材料的制备方法，该基于脉冲电流相变效应的高强韧金属材料的制备方法，虽然，获得了优化的组织结构，进而在获得较高强度的同时大幅提高金属材料的塑性，但是，该基于脉冲电流相变效应的高强韧金属材料的制备方法，不便于对金属材料进行固定和角度的调节，对于金属材料表面成分组织结构的加工效果差。

因此，提出一种金属材料韧化处理装置及其处理方法来解决上述问题很有必要。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种金属材料韧化处理装置及其处理方法，解决了不便于对金属材料进行固定和角度的调节，对于金属材料表面成分组织结构的加工效果差的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种金属材料韧化处理装置，包括支撑板和安装有承接板的安装环，所述安装环的下表面设置有用于安装驱动机的底板，所述驱动机的输出轴端部固定安装有第一齿轮，所述承接板的下表面开设有用于安装多个第一齿条的安装槽，所述承接板的上表面对称设置有用于安装液压杆的安装板；

所述支撑板的上表面对称固定安装有定位板，两个所述定位板的内壁活动连接有活动板，两个所述活动板的上表面对称设有液压柱，两个所述活动板的上表面对称固定安装有竖板；

所述支撑板的下表面对称固定安装有支撑柱，所述支撑板靠近定位板的一侧上表面对称开设有通槽，两个所述活动板的下表面固定安装有连接块，两个所述连接块的下表面设有驱动器，两个所述驱动器的输出轴固定安装有第二齿轮。

可选的，多个所述液压杆的输出端固定安装有夹板，多个所述夹板的外壁固定安装有橡胶板。

可选的，多个所述液压柱的输出端固定连接有连接板，两个所述连接板的一侧上表面插接有液压管。

可选的，两个所述液压管的一侧下表面插接有矩形板，两个所述矩形板的下表面转动安装有压辊。

可选的，所述支撑板靠近第二齿轮的一侧下表面对称固定安装有第二齿条，所述支撑板的外表面对称活动连接有活动套板。

可选的，两个所述活动套板的上表面固定连接有顶板，所述顶板的上表面设有加热器。

一种金属材料韧化处理装置的处理方法，包括以下步骤：

A：高温淬火：以淬火、回火和时效以及形变热处理提高断裂韧性的碳合金结构钢，金属材料采用比一般淬火温度高350多度的1210-1260℃超高温奥氏体化处理；

B：激光处理：激光处理功率密度为1-10GW/cm2，激光脉宽为5-40ns，光斑直径为2-9mm，搭接率为30％-90％；

C：表面喷涂：喷涂有强韧化表面渗氮层，低能激光喷丸改善材料表面质量，经磁场淬火后再次强化表面性能，最终获得表面晶粒细小、渗氮层较深、淬火变形小的高强韧表面。

可选的，步骤A中金属材料片的温度在相变点以上，在每个金属材料冷却的半个周期内，金属材料的温度在相变点以下，剪切应力为所述金属材料片的屈服点的0.06-0.1。

可选的，金属材料的抗拉强度为45Kg/mm2。

可选的，金属材料为金属铝、铝合金和金属钛，磁场渗氮的磁场强度为0.2-18T。

（三）有益效果

本发明提供了一种金属材料韧化处理装置及其处理方法，具备以下有益效果：

1、本发明通过启动液压杆，带动夹板向内移动，并通过橡胶板的配合，实现对金属材料外壁的夹紧，驱动机带动第一齿轮旋转，第一齿轮通过与第一齿条的啮合连接设置，实现带动承接板沿着安装环转动，便于对金属材料的角度进行调节，能够有效提升对金属材料的操作便捷性。

2、本发明活动板通过沿着定位板移动，带动液压柱一同移动，从而使连接板向金属材料的方向移动，液压管带动压辊与金属材料表面相贴合，压辊通过对金属材料表面的往复下压，实现对金属材料表面的成分排列进行更改，提升金属材料韧性，能够有效提升对金属材料韧性改善的效果。

3、本发明通过在支撑板的上表面设置通槽，在实际使用过程中，通过启动驱动器，带动第二齿轮旋转，第二齿轮通过与第二齿条的啮合连接设置，实现带动连接块沿着通槽移动，从而使活动板进行移动，能够有效提升装置的自动化程度，降低工人劳动程度。

4、本发明通过金属材料的高温淬火处理、激光处理和表面材料喷涂加工处理方法，以改变金属材料表面的成分组织结构，能够有效提升金属材料表面的强韧性，提高金属材料的使用寿命。

附图说明

图1为本发明结构的第一立体示意图；

图2为本发明结构的第二立体示意图；

图3为本发明结构的立体剖视示意图；

图4为本发明图2中A区结构的放大示意图；

图5为本发明图3中B区结构的放大示意图；

图6为本发明材料处理方法的示意图。

图中：1、支撑板；2、安装环；3、承接板；4、底板；5、驱动机；6、第一齿轮；7、安装槽；8、第一齿条；9、安装板；10、液压杆；11、夹板；12、橡胶板；13、定位板；14、活动板；15、液压柱；16、竖板；17、连接板；18、液压管；19、矩形板；20、压辊；21、支撑柱；22、通槽；23、连接块；24、驱动器；25、第二齿轮；26、第二齿条；27、活动套板；28、顶板；29、加热器。

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。

根据如图1-6所示，本发明提供了一种技术方案：

一种金属材料韧化处理装置，包括支撑板1和安装有承接板3的安装环2，安装环2的下表面设置有用于安装驱动机5的底板4，驱动机5的输出轴端部固定安装有第一齿轮6，承接板3的下表面开设有用于安装多个第一齿条8的安装槽7，承接板3的上表面对称设置有用于安装液压杆10的安装板9；

支撑板1的上表面对称固定安装有定位板13，两个定位板13的内壁活动连接有活动板14，两个活动板14的上表面对称设有液压柱15，两个活动板14的上表面对称固定安装有竖板16；

支撑板1的下表面对称固定安装有支撑柱21，支撑板1靠近定位板13的一侧上表面对称开设有通槽22，两个活动板14的下表面固定安装有连接块23，两个连接块23的下表面设有驱动器24，两个驱动器24的输出轴固定安装有第二齿轮25。

作为本发明的一种可选技术方案：多个液压杆10的输出端固定安装有夹板11，多个夹板11呈环形阵列分布，便于对金属材料的侧边进行夹紧，多个夹板11的外壁固定安装有橡胶板12，橡胶板12的设置，用于对金属材料的防护。

作为本发明的一种可选技术方案：多个液压柱15的输出端固定连接有连接板17，两个连接板17的一侧上表面插接有液压管18。

作为本发明的一种可选技术方案：两个液压管18的一侧下表面插接有矩形板19，两个矩形板19的下表面转动安装有压辊20，两个压辊20与金属材料相贴合，用于对金属材料表面成分组织的挤压。

作为本发明的一种可选技术方案：支撑板1靠近第二齿轮25的一侧下表面对称固定安装有第二齿条26，第二齿条26与第二齿轮25呈啮合连接设置，支撑板1的外表面对称活动连接有活动套板27，两个活动套板27与支撑板1呈滑动连接设置。

作为本发明的一种可选技术方案：两个活动套板27的上表面固定连接有顶板28，顶板28的上表面设有加热器29。

工作原理：在工作时，通过将金属材料放置在承接板3的上表面，在此过程中，通过启动液压杆10，带动夹板11向内移动，并通过橡胶板12的配合，实现对金属材料外壁的夹紧，通过启动驱动机5，带动第一齿轮6旋转，第一齿轮6通过与第一齿条8的啮合连接设置，实现带动承接板3沿着安装环2转动，两个定位板13位于同一水平面，活动板14通过沿着定位板13移动，带动液压柱15一同移动，从而使连接板17向金属材料的方向移动，在此过程中，通过启动液压管18，并通过矩形板19的配合，带动压辊20与金属材料表面相贴合，压辊20通过对金属材料表面的往复下压，实现对金属材料表面的成分排列进行更改，通过启动驱动器24，带动第二齿轮25旋转，第二齿轮25通过与第二齿条26的啮合连接设置，实现带动连接块23沿着通槽22移动，从而使活动板14进行自主移动。

实施例一：

一种金属材料韧化处理装置的处理方法，包括以下步骤：

A：高温淬火：以淬火、回火和时效以及形变热处理提高断裂韧性的碳合金结构钢，金属材料采用比一般淬火温度高350多度的1260℃超高温奥氏体化处理，加热的半个周期内的温度上限为55摄氏度，冷却的半个周期内的温度下限为-55摄氏度，金属材料片的温度在相变点以上，在每个金属材料冷却的半个周期内，金属材料的温度在相变点以下，剪切应力为所述金属材料片的屈服点的0.1，金属材料的抗拉强度为45Kg/mm2；

B：激光处理：激光处理功率密度为10GW/cm2，激光脉宽为40ns，光斑直径为9mm，搭接率为90％；

C：表面喷涂：喷涂有强韧化表面渗氮层，低能激光喷丸改善材料表面质量，经磁场淬火后再次强化表面性能，最终获得表面晶粒细小、渗氮层较深、淬火变形小的高强韧表面，有助于细化金属材料组织结构，产生高密度位错，使金属材料获得强韧化效果，金属材料为金属铝、铝合金和金属钛，磁场渗氮的磁场强度为18T。

实施例二：

一种金属材料韧化处理装置的处理方法，包括以下步骤：

A：高温淬火：以淬火、回火和时效以及形变热处理提高断裂韧性的碳合金结构钢，金属材料采用比一般淬火温度高350多度的1240℃超高温奥氏体化处理，加热的半个周期内的温度上限为55摄氏度，冷却的半个周期内的温度下限为-55摄氏度，金属材料片的温度在相变点以上，在每个金属材料冷却的半个周期内，金属材料的温度在相变点以下，剪切应力为所述金属材料片的屈服点的0.08，金属材料的抗拉强度为45Kg/mm2；

B：激光处理：激光处理功率密度为5GW/cm2，激光脉宽为20ns，光斑直径为6mm，搭接率为60％；

C：表面喷涂：喷涂有强韧化表面渗氮层，低能激光喷丸改善材料表面质量，经磁场淬火后再次强化表面性能，最终获得表面晶粒细小、渗氮层较深、淬火变形小的高强韧表面，有助于细化金属材料组织结构，产生高密度位错，使金属材料获得强韧化效果，金属材料为金属铝、铝合金和金属钛，磁场渗氮的磁场强度为9T。

实施例三：

一种金属材料韧化处理装置的处理方法，包括以下步骤：

A：高温淬火：以淬火、回火和时效以及形变热处理提高断裂韧性的碳合金结构钢，金属材料采用比一般淬火温度高350多度的1200℃超高温奥氏体化处理，加热的半个周期内的温度上限为55摄氏度，冷却的半个周期内的温度下限为-55摄氏度，金属材料片的温度在相变点以上，在每个金属材料冷却的半个周期内，金属材料的温度在相变点以下，剪切应力为所述金属材料片的屈服点的0.06，金属材料的抗拉强度为45Kg/mm2；

B：激光处理：激光处理功率密度为1GW/cm2，激光脉宽为5ns，光斑直径为2mm，搭接率为30％；

C：表面喷涂：喷涂有强韧化表面渗氮层，低能激光喷丸改善材料表面质量，经磁场淬火后再次强化表面性能，最终获得表面晶粒细小、渗氮层较深、淬火变形小的高强韧表面，有助于细化金属材料组织结构，产生高密度位错，使金属材料获得强韧化效果，金属材料为金属铝、铝合金和金属钛，磁场渗氮的磁场强度为0.2T。

通过以上三组实施例均可以提升金属材料的强韧性，其中第二组实施例提升金属材料的强韧性效果最好，能够有效改变金属材料表面成分组织结构，提升金属材料使用寿命，实现对金属材料的连续生产，符合工业化生产品质，并节能降耗。

综上所述：夹板11通过橡胶板12的配合，实现对金属材料外壁的夹紧，通过启动驱动机5，带动第一齿轮6旋转，第一齿轮6通过与第一齿条8的啮合连接设置，实现带动承接板3沿着安装环2转动，便于对金属材料的角度进行调节，能够有效提升对金属材料的操作便捷性，启动液压管18，并通过矩形板19的配合，带动压辊20与金属材料表面相贴合，压辊20通过对金属材料表面的往复下压，实现对金属材料表面的成分排列进行更改，提升金属材料韧性，能够有效提升对金属材料韧性改善的效果，启动驱动器24，带动第二齿轮25旋转，第二齿轮25通过与第二齿条26的啮合连接设置，实现带动连接块23沿着通槽22移动，从而使活动板14进行移动，能够有效提升装置的自动化程度，降低工人劳动程度，通过金属材料的高温淬火处理、激光处理和表面材料喷涂加工处理方法，以改变金属材料表面的成分组织结构，能够有效提升金属材料表面的强韧性，提高金属材料的使用寿命。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。