本實用新型涉及刀具，尤其是一種平面滾壓刀具。

背景技術：

現有的平面滾壓刀具，通常是單一的機械力、電磁力或超聲振動等方式，不能多場協動，無法適用于鋁合金表面加工。

技術實現要素：

為了克服已有平面滾壓刀具的無法多場協動、性能較差的不足，本實用新型提供一種能夠多場協動、性能較高的多場協同作用的表面強化刀具。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種多場協同作用的表面強化刀具，包括刀柄部分和刀具本體，所述刀柄部分包括刀柄和刀柄連接塊，所述刀柄與所述刀柄連接塊連接，所述刀具本體包括導向塊和位于導向塊下部的滾珠組件，所述刀柄連接塊與所述導向塊的上端連接，所述刀具本體還包括彈性組件，所述導向塊自上而下依次布置彈性組件和滾珠組件，所述彈性組件與所述滾珠組件固定連接；在所述刀柄、導向塊、彈性組件和滾珠組件的中部開有用于布置通電及氣體通道和Ti+B4C電極的通孔。

進一步，所述滾珠組件包括陶瓷球固定套、滾珠給我保持架，所述保持架固定在所述陶瓷球固定套的下部，所述滾珠安裝在保持架內。

再進一步，所述滾珠組件還包括蓋子，所述蓋子與保持架固定連接。

更進一步，所述陶瓷球固定套和保持架的一圈等圓弧間隔地開有球形保持孔，所述滾珠可自動滾動地位于所述球形保持孔內，所述滾珠的下方一部分凸出所述保持架外；保持架邊緣有一個圓環板，板上開有四個扇形孔，以此來和導向塊低端的四個扇形柱相套牢；導向塊底端的四個扇形柱上有外螺紋，這樣將有內螺紋的蓋子轉到空腔上，以此來將保持架固定在導向塊上；同時導向塊通過底部的扇形柱向保持架傳遞力矩和轉速；保持架中心有一個用于放置Ti+B4C電極的圓孔。

所述刀柄呈錐體形狀，所述刀柄的上端中心開有上通孔。

本實用新型的技術構思為：使鋁合金表面改性來提升綜合防護能力，使其在面對載荷形式復雜、腐蝕與磨損交割等苛刻海洋服役環境時具有優良的使用性能和較長的壽命。

據研究表明外力引起的塑性變形可以誘導鋁合金表面發生晶體學運動而實現晶粒納米化/超細晶化，這種晶粒尺寸梯度分布(納米晶-超細晶-細晶-粗晶)的多尺度結構有利于提升鋁合金表面硬度及耐磨、防腐、抗疲勞性能。同時研究表明，這種納米梯度結構還有利于外部原子向鋁合金芯部的擴散，提供了更多的擴散通道和反應界面，降低了元素滲透所需的溫度和時間。

多場協同是指機械力、電、熱和超聲振動相互配合，擬在鋁合金表面構筑“高硬強支撐”的復合多尺度結構。其對于鋁合金表面主要是表面晶粒尺度調控和表面合金化。表面晶粒尺度調控在不加入基體之外元素的前提下，僅通過對金屬基體晶粒尺度的細化、梯度化實現在表面形成多尺度結構，從而提升基體硬度，是典型的物理強化過程。表面合金化通過外加元素與基體發生化學反應，在金屬表面形成復合層以提升硬度，是典型的化學強化過程。

刀具以滾壓+超聲振動協同在壓縮純N2氣氛中配和超聲高頻振動平臺對鋁合金表面進行塑性加工，滾壓是金屬在外界壓力的作用下，表面產生連續局部塑性變形，來改善和提高機械零件的最終表面質量和性能，具有光整和表面強化的雙重作用。超聲振動加到滾壓刀具上面具有降載作用,相當于提高了工藝系統的剛度。這樣就可以在鋁合金表面產生連續局部塑性變形，從而使鋁合金表面產生梯度納米層。

刀具以通電+滾壓+超聲振動協同在壓縮純N₂氣氛中對預制了納米梯度鋁合金表面進行合金化加工。在加工接觸區域引入壓縮純N₂氣，在滾壓+超聲振動協同加工過程中對工件進行氣氛保護和冷卻，在通電+滾壓+超聲振動協同加工過程中充當電解質并利用電離作用參與到合金化的反應中。

本實用新型的有益效果主要表現在：能夠多場協同(機械力、電、熱、超聲振動)的對鋁合金表面進行加工，使其表面納米化和金屬合金化，從而大幅提高性能。

附圖說明

圖1是滾壓刀具的剖視圖。

圖2是刀柄3維圖。

圖3是刀柄連接塊3維圖。

圖4是保持架圖。

圖5是保持架的截面圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。

參照圖1～圖5，一種多場協同作用的表面強化刀具，包括刀柄部分和刀具本體，所述刀柄部分包括刀柄1和刀柄連接塊3，所述刀柄1與所述刀柄連接塊3通過螺栓2連接，所述刀具本體包括導向塊6和位于刀具連接筒下部的滾珠組件及其他零件。所述刀柄連接塊3與所述導向塊6的上端通過螺栓5和螺母4連接。所述刀具本體還包括彈性組件7、陶瓷球固定套8、保持架10、陶瓷滾珠11、蓋子15。所述導向塊6自上而下依次布置彈性組件7、陶瓷球固定套8、陶瓷滾珠13、保持架10、蓋子15。將彈性組件7、陶瓷球固定套8、陶瓷滾珠13、保持架10依次裝入導向塊6的內腔，最后用蓋子15將保持架10定牢，使導向塊6內的零件固定。

所述滾珠組件包括陶瓷球固定套8、陶瓷滾珠13和保持架10，所述保持架10固定在所述陶瓷球固定套8的下部，所述陶瓷滾珠13安裝在保持架10內。所述保持架10上有多個球形孔，能夠安裝多個所述陶瓷滾珠9，進一步降低加工表面粗糙度并顯著提升加工效率。

在刀柄1、導向塊6、彈性組件7、陶瓷球固定套8、中心開有孔，用來插入通電及氣體通道9。通電及氣體通道9下端與絕緣墊片11、Ti+B4C電極12、絕緣套14相連。絕緣墊片11、Ti+B4C電極12、絕緣套14放置在保持架10中心的孔中。以純Ti粉與B4C粉按比例通過粉末冶金的方式制成的電極，將其作為陽極，鋁合金工件為陰極，通電后形成短路釋放熱量，熔融Ti+B4C在正極性電場、滾壓機械力、超聲振動的協同促進下向預制了梯度結構的鋁合金表面轉移，與淺表層熔融鋁合金發生反應和機械摻雜，形成具有TiB2、TiC、AlC、AlN、B4C等硬質相的表面高硬度強化層。

彈性組件7位于陶瓷球固定套8上方，并與導向塊6的內壁有一定間隙。彈性組件7需要具有強度好，壓縮變形小的特性。彈性組件7在受到軸向力時發生壓縮變形，并發生輕微膨脹。當彈性組件7受到導向塊6內壁限制時，彈性組件7的壓縮強度變得更大。因此，彈性組件7不僅提供一定的壓縮變形，而且提供相當的壓縮強度，保證了刀頭在承受一定滾壓力的同時，能夠全部或部分地消除因工件表面不平整帶來的加工振動。

參照圖2和3，刀柄1成錐體形狀，能被機床等設備的主軸所裝夾。刀柄1和刀柄連接塊3有導向結構，便于定位和保證同軸度，這樣在高速旋轉時能降低離心力。