專利名稱：高溫噴丸的工件加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱處理技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體地說，涉及是一種高溫噴丸的 工件加熱裝置。
技術(shù)背景一些金屬材料如鎂合金的疲勞斷裂往往從表面、表面層或表面下層開始，尤 其是在應(yīng)力集中部位，因此，改善應(yīng)力集中部位的承載能力，強化一定深度的表 面層以克服薄弱環(huán)節(jié)便可顯著提高該金屬材,斗的疲勞性能。基于此，人們探索了 多種提高金屬材料疲勞性能的方法，表面形變強化就是其中之一，其工作原理是 利用機械能使工件表面產(chǎn)生塑性變形，引起表面形變強化。其中，噴丸作為一種 表面形變強化方法，已廣泛應(yīng)用于鋼鐵材料中，并取得了很好的效果。迄今為止， 關(guān)于鎂合金的噴丸強化研究還非常少，這主要與鎂合金的晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，多數(shù)鎂 合金具有密排六方晶體結(jié)構(gòu)，對稱性低，室溫滑移系少，冷加工成形困難。低于498K時，多晶鎂的M性變形僅限于基面{0001} 〈U50〉滑移和》01—2} 〈10il〉孿生，鎂合金變形時由于只有三個幾何滑移系和兩個獨立滑移系，當變形量較大時沿孿生 區(qū)域(尤其在壓縮時)或沿大晶粒的基面{0001}產(chǎn)生局部穿晶斷裂，從而使鎂合金的冷變形僅限于中等變形。而在高于498K時，鎂合金的附加滑移面(10il)和(11&)啟動，有利于變形，塑性得以改善，易于成形加工。因此，若在高溫條件下對鎂合金進行噴丸強化處理，即高溫噴丸，可望更有效地提高其疲勞性能。但在對鎂合金軸類標準試樣進行高溫噴丸處理時，還存在以下幾個問題一， 如何夾持軸類試樣？ 二，如何對軸類試樣進行均勻加熱？三，高溫噴丸處理中引 入的雜質(zhì)會降低處理后鎂合金的腐蝕性能，如何防止或減少雜質(zhì)對鎂合金試樣的 污染？經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國發(fā)明專利申請?zhí)枮?00510053894.1，公 開號為CN1668143A，該專利提供了一種工件加熱裝置，該裝置采用高頻感應(yīng)，可對多種尺寸，形狀的工件，按照多個連續(xù)的方式進行加熱，通用性較高。但該 裝置沒有裝卡軸類試樣且可旋轉(zhuǎn)的夾具，無法使鎂合金得到均勻噴丸，且該裝置 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高溫噴丸的工件加熱裝置，設(shè) 計加熱溫度范圍為0 30(TC，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，加熱效率高，能方便地夾持軸類標準試樣，有效防止鐵等雜質(zhì)對試樣表面的污染，特別適于對輕金屬如鎂合金進 行高溫噴丸處理。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括凹型殼體、電加熱系統(tǒng)、 轉(zhuǎn)動軸和軸類試樣夾具，其中，電加熱系統(tǒng)置于凹型殼體內(nèi)部，用于產(chǎn)生熱量； 轉(zhuǎn)動軸通過軸承套在凹型殼體中，并周定軸類試樣夾具；軸類試樣夾具置于凹型 殼體的凹槽中，用于夾持軸類試樣，并可帶動軸類試樣旋轉(zhuǎn)；凹型殼體用于把電 加熱系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到試樣上，并防止熱量損耗。所述凹型殼體，包括絕熱板、軸承、絕熱橡膠和金屬板，連接關(guān)系為絕熱 板呈凹槽狀且位于整個凹型殼體的下部，金屬板呈凹槽狀且位于整個凹型殼體的 上部，軸承嵌于凹型殼體的側(cè)面，而絕熱橡膠粘貼于整個凹型殼體的外部。所述電加熱系統(tǒng)，包括電加熱元件和控制系統(tǒng)。所述電加熱元件置于凹型殼 體的絕熱板與金屬板之間，電加熱元件和控制系統(tǒng)連接。所述控制系統(tǒng)，包括壓電陶瓷片、壓電陶瓷片分壓電阻、定溫雙金屬片溫度 控制器、發(fā)光二級管、發(fā)光二級管分壓電阻和電源線，連接關(guān)系為壓電陶瓷片 和壓電陶瓷片分壓電阻串聯(lián)后與定溫雙金屬片溫度控制器并聯(lián)，將并聯(lián)后的壓電 陶瓷片、壓電陶瓷片分壓電阻和定溫雙金屬片溫度控制器再與電加熱元件串聯(lián)， 發(fā)光二級管和發(fā)光二級管分壓電阻串聯(lián)后接在電源線兩端。所述轉(zhuǎn)動軸包括兩段，第一段用于與噴丸機體相連，第二段與軸類試樣夾具 相連，第二段設(shè)置尖頭和凹槽。所述軸類試樣夾具，包括試樣、分度卡盤、尖頭夾緊螺釘、平頭定位螺釘、 標準歸零樣品、套管夾頭和塑料套管，連接關(guān)系為尖頭夾緊螺釘連接轉(zhuǎn)動軸第 二段的凹槽與套管夾頭上的螺孔，將套管夾頭固定在轉(zhuǎn)動軸上，轉(zhuǎn)動軸的尖頭與 標準歸零樣品或試樣上的孔相接觸，尖頭的錐度與標準歸零樣品端面或試樣端面的錐度相同，而平頭定位螺釘通過套管夾頭前端的螺？L，將標準歸零樣品或試樣 固定于套管夾頭另一端，套管夾頭與轉(zhuǎn)動軸均置于塑料套管內(nèi)部，分度卡盤凹面 與套管夾頭外表面靠緊，分度卡盤的中心孔與平頭定位螺釘對準。所述標準歸零樣品，其直徑與套管夾頭的內(nèi)直徑相同。所述尖頭夾緊螺釘?shù)募舛隋F度應(yīng)與轉(zhuǎn)動軸第二段上的凹槽錐度相同。所述套管夾頭與轉(zhuǎn)動軸相連的一端設(shè)置六個螺孔，六個尖頭夾緊螺釘通過六 個螺孔把套管夾頭固定在轉(zhuǎn)動軸上。套管夾頭另一端設(shè)置三個螺 L，三個平頭定 位螺釘通過三個螺孔把標準歸零樣品或試樣固定在軸類試樣夾具里。所述分度卡盤，其凹面曲率與套管夾頭外徑曲率半徑相同，當夾緊試樣時， 放置于套管夾頭的三個螺孔之上，精確控制平頭定位螺釘?shù)男肷疃龋钥刂迫?個平頭定位螺釘?shù)男肷疃认嗤１景l(fā)明工作時，先用絕熱板、軸承、絕熱橡膠和金屬板組成凹型殼體，并把 若干電加熱元件置于凹型殼體的絕熱板和金屬板之間，電加熱元件與外面的控制 系統(tǒng)相連；然后把凹型殼體通過軸承連接在轉(zhuǎn)動軸上；用尖頭夾緊螺釘把套管夾 頭固定在轉(zhuǎn)動軸上，放入標準歸零樣品使其與轉(zhuǎn)動軸接觸，旋轉(zhuǎn)三個平頭定位螺 釘至接觸標準歸零樣品，取出標準歸零樣品，放入待加工的試樣使其端面的孔與 轉(zhuǎn)動軸緊密接觸，利用分度卡盤和緊定螺絲刀旋轉(zhuǎn)平頭定位螺釘至夾緊待加工的 試樣，同時保持三個平頭定位螺釘旋轉(zhuǎn)的方向和角度一致，最后用塑料套管包裹 整個夾具及轉(zhuǎn)動軸部分防止污染。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明中的軸類試樣夾具結(jié)構(gòu) 簡單緊湊，夾持或卸載試樣方便，并能夠有效保證與轉(zhuǎn)動軸的同心度和平行度， 完全防止鐵質(zhì)夾具對鎂合金試樣的污染；同時，若借助外部轉(zhuǎn)動電機的帶動，試 樣實現(xiàn)了勻速旋轉(zhuǎn)，并在絕熱性較好的凹型殼體內(nèi)得到均勻受熱，可使試樣得到 均勻、穩(wěn)定的高溫噴丸效果。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的凹型殼體局部示意圖；圖3是本發(fā)明的電加熱系統(tǒng)；圖4是本發(fā)明的軸類試樣夾具局部示意圖；圖5是本發(fā)明的分度卡盤示意圖。在上述附圖中，l一絕熱板，2—軸承，3 —絕熱橡膠，4一金屬板，5—轉(zhuǎn)動 軸，6—軸類試樣夾具，7—試樣，8—分度卡盤，9一尖頭夾緊螺釘，IO—平頭定 位螺釘，ll一標準歸零樣品，12—套管夾頭，13 —塑料套管，14—電加熱元件， 15 —控制系統(tǒng)，16—壓電陶瓷片，17 —壓電陶瓷片分壓電阻，18 —定溫雙金屬片 溫度控制器，19一發(fā)光二級管，20—發(fā)光二級管分壓電阻，21 —電源線。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護 范圍不限于下述的實施例。如圖1所示，本實施例包括凹型殼體、電加熱系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動軸5和軸類試樣夾 具6，其中，電加熱系統(tǒng)置于凹型殼體內(nèi)部，用于產(chǎn)生熱量；轉(zhuǎn)動軸5通過軸承2套在凹型殼體中，并固定軸類試樣夾具6;軸類試樣夾具6置于凹型殼體的凹槽中， 用于夾持軸類試樣7，并可帶動軸類試樣7旋轉(zhuǎn)；凹型殼體用于把電加熱系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到試樣7上，并防止熱量損耗。如圖1和2所示，所述凹型殼體，包括絕熱板l、軸承2、絕熱橡膠3和金屬板4，連接關(guān)系為絕熱板l呈凹槽狀且位于整個凹型殼體的下部，金屬板4呈凹槽狀且位于整個凹型殼體的上部，軸承2嵌于凹型殼體的側(cè)面，而絕熱橡膠3粘貼于整個 凹型殼體的外部。所述金屬板4可由鋼材、或鐵材、或鋁材、或不銹鋼材等具有高導(dǎo)熱系數(shù)的 材料組成，其中鋼材導(dǎo)熱最佳。所述電加熱系統(tǒng)，包括電加熱元件14和控制系統(tǒng)15。所述電加熱元件14 置于凹型殼體的絕熱板1與金屬板4之間，并根據(jù)凹型殼體的尺寸選用相應(yīng)的條 數(shù)，電加熱元件14的外殼選用銅質(zhì)或不銹鋼材料。所述控制系統(tǒng)15，包括壓電陶瓷片16、壓電陶瓷片分壓電阻17、定溫雙金 屬片溫度控制器18、發(fā)光二級管19、發(fā)光二級管分壓電阻20和電源線21，連 接關(guān)系為壓電陶瓷片16和壓電陶瓷片分壓電阻17串聯(lián)后與定溫雙金屬片溫度 控制器18并聯(lián)，將并聯(lián)后的壓電陶瓷片16、壓電陶瓷片分壓電阻17和定溫雙 金屬片溫度控制器18再與電加熱元件14串聯(lián)，發(fā)光二級管19和發(fā)光二級管分7壓電阻20串聯(lián)后接在電源線21兩端。所述定溫雙金屬片溫度控制器18為若干片，型號選用KSD突跳式，觸點為 常閉型，動作溫度選為0 30(TC不等，并根據(jù)試驗要求選用不同動作溫度的定 溫雙金屬片溫度控制器18。所述控制系統(tǒng)15工作時，因定溫雙金屬片溫度控制器18處于導(dǎo)通狀態(tài)，壓 電陶瓷片16兩端無交流電壓，不發(fā)出提示音，當溫度升高到試驗所需溫度時， 定溫雙金屬片溫度控制器18觸點自動斷開，此時壓電陶瓷片16兩端有了合適的 交流電壓，使之發(fā)出提示音，以便于試驗人員及時進行試驗。所述轉(zhuǎn)動軸5包括兩段，第一段用于與噴丸機體相連，第二段與軸類試樣夾 具6相連，第二段設(shè)置尖頭和凹槽。所述軸類試樣夾具6，包括試樣7、分度卡盤8、尖頭夾緊螺釘9、平頭定位 螺釘10、標準歸零樣品11、套管夾頭12和塑料套管13，連接關(guān)系為尖頭夾 緊螺釘9連接轉(zhuǎn)動軸5第二段的凹槽與套管夾頭12上的螺孔，將套管夾頭12 固定在轉(zhuǎn)動軸5上，轉(zhuǎn)動軸5的尖頭與標準歸零樣品11或試樣7上的孔相接觸， 尖頭的錐度與標準歸零樣品11端面或試樣7端面的錐度相同，而平頭定位螺釘 10通過套管夾頭12前端的螺孔，將標準歸零樣品11或試樣7固定于套管夾頭 12另一端，套管夾頭12與轉(zhuǎn)動軸5均置于塑料套管13內(nèi)部，分度卡盤8凹面 與套管夾頭12外表面靠緊，分度卡盤8的中心孔與平頭定位螺釘10對準。所述標準歸零樣品11，其直徑與套管夾頭12的內(nèi)直徑相同。所述尖頭夾緊螺釘9的尖端錐度應(yīng)與轉(zhuǎn)動軸5第二段上的凹槽錐度相同。所述套管夾頭12與轉(zhuǎn)動軸5相連的一端設(shè)置六個螺孔，六個尖頭夾緊螺釘 9通過六個螺孔把套管夾頭12固定在轉(zhuǎn)動軸5上。套管夾頭12另一端設(shè)置三個 螺孔，三個平頭定位螺釘10通過三個螺孔把標準歸零樣品11或試樣7固定在軸 類試樣夾具6里。所述分度卡盤8，其凹面曲率與套管夾頭12外徑曲率半徑相同，當夾緊試 樣7時，放置于套管夾頭12的三個螺孔之上，精確控制平頭定位螺釘10的旋入 深度，以控制三個平頭定位螺釘10的旋入深度相同。本實施例工作時，先用絕熱板l、軸承2、絕熱橡膠3和金屬板4組成凹型 殼體，并把若干電加熱元件14置于凹型殼體的絕熱板1和金屬板4之間，電加熱元件14與外面的控制系統(tǒng)15相連；然后把凹型殼體通過軸承2連接在轉(zhuǎn)動軸 5上；用尖頭夾緊螺釘9把套管夾頭12固定在轉(zhuǎn)動軸5上，放入標準歸零樣品 11使其與轉(zhuǎn)動軸5接觸，旋轉(zhuǎn)三個平頭定位螺釘10至接觸標準歸零樣品11，取 出標準歸零樣品11，放入待加工的試樣7使其端面的孔與轉(zhuǎn)動軸5緊密接觸， 利用分度卡盤8和緊定螺絲刀旋轉(zhuǎn)平頭定位螺釘10至夾緊待加工的試樣7，同 時保持三個平頭定位螺釘10旋轉(zhuǎn)的方向和角度一致，最后用塑料套管13包裹整 個夾具及轉(zhuǎn)動軸5部分防止污染。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實施例具有如下有益效果本實施例中的軸類試樣夾具 6結(jié)構(gòu)簡單緊湊，夾持或卸載試樣7方便，并能夠有效保證與轉(zhuǎn)動軸5的同心度 和平行度，完全防止鐵質(zhì)夾具對鎂合金試樣7的污染；電加熱系統(tǒng)可通過選擇不 同動作溫度的定溫雙金屬片溫度控制器18來實現(xiàn)不同溫度值的高溫，最高溫度 可達30(TC，且可通過發(fā)出提示音提醒試驗人員及時進行試驗，同時，若借助外 部轉(zhuǎn)動電機的帶動，試樣7實現(xiàn)了勻速旋轉(zhuǎn)，并在絕熱性較好的凹型殼體內(nèi)得到 均勻受熱，可使試樣7得到均勻、穩(wěn)定的高溫噴丸效果。
權(quán)利要求
1、一種高溫噴丸的工件加熱裝置，其特征在于，包括凹型殼體、電加熱系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動軸和軸類試樣夾具，其中，電加熱系統(tǒng)置于凹型殼體內(nèi)部，轉(zhuǎn)動軸通過軸承套在凹型殼體中，并固定軸類試樣夾具，軸類試樣夾具置于凹型殼體的凹槽中，用于夾持軸類試樣，并帶動軸類試樣旋轉(zhuǎn)，凹型殼體用于把電加熱系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到試樣上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高溫噴丸的工件加熱裝置，其特征是，所述凹型殼體，包括絕熱板、軸承、絕熱橡膠和金屬板，連接關(guān)系為絕熱板呈凹槽狀且位 于整個凹型殼體的下部，金屬板呈凹槽狀且位于整個凹型殼體的上部，軸承嵌于 凹型殼體的側(cè)面，而絕熱橡膠粘貼于整個凹型殼體的外部。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫噴丸的工件加熱裝置，其特征是，所述電加 熱系統(tǒng)，包括電加熱元件和控制系統(tǒng)，所述電加熱元件置于凹型殼體的絕熱板與 金屬板之間，電加熱元件和控制系統(tǒng)連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高溫噴丸的工件加熱裝置，其特征是，所述控制 系統(tǒng)，包括壓電陶瓷片、壓電陶瓷片分壓電阻、定溫雙金屬片溫度控制器、發(fā)光二級管、發(fā)光二級管分壓電阻和電源線，連接關(guān)系為壓電陶瓷片和壓電陶瓷片 分壓電阻串聯(lián)后與定溫雙金屬片溫度控制器并聯(lián)，將并聯(lián)后的壓電陶瓷片、壓電 陶瓷片分壓電阻和定溫雙金屬片溫度控制器再與電加熱元件串聯(lián)，發(fā)光二級管和 發(fā)光二級管分壓電阻串聯(lián)后接在電源線兩端。 一
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫噴丸的工件加熱裝置，其特征是，所述轉(zhuǎn)動軸包括兩段，第一段用于與噴丸機體相連，第二段4軸類試樣夾具相連，第二段 設(shè)置尖頭和凹槽。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫噴丸的工件加熱裝置，其特征是，所述軸類試樣夾具，包括試樣、分度卡盤、尖頭夾緊螺釘、平頭定位螺釘、標準歸零樣品、套管夾頭和塑料套管，連接關(guān)系為尖頭夾緊螺釘連接轉(zhuǎn)動軸第二段的凹槽與套 管夾頭上的螺孔，將套管夾頭固定在轉(zhuǎn)動軸上，轉(zhuǎn)動軸的尖頭與標準歸零樣品或 試樣上的孔相接觸，尖頭的錐度與標準歸零樣品端面或試樣端面的錐度相同，而 平頭定位螺釘通過套管夾頭前端的螺孔，將標準歸零樣品或試樣固定于套管夾頭另一端，套管夾頭與轉(zhuǎn)動軸均置于塑料套管內(nèi)部，分度卡盤凹面與套管夾頭外表 面靠緊，分度卡盤的中心孔與平頭定位螺釘對準。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高溫噴丸的工件加熱裝置，其特征是，所述標準 歸零樣品，其直徑與套管夾頭的內(nèi)直徑相同。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高溫噴丸的工件加熱裝置，其特征是，所述尖頭 夾緊螺釘?shù)募舛隋F度應(yīng)與轉(zhuǎn)動軸第二段上的凹槽錐度相同。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高溫噴丸的工件加熱裝置，其特征是，所述套管 夾頭與轉(zhuǎn)動軸相連的一端設(shè)置六個螺孔，六個尖頭夾緊螺釘通過六個螺孔把套管 夾頭固定在轉(zhuǎn)動軸上，套管夾頭另一端設(shè)置三個螺 L，三個平頭定位螺釘通過三 個螺孔把標準歸零樣品或試樣固定在軸類試樣夾具里。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高溫噴丸的工件加熱裝置，其特征是，所述分度 卡盤，其凹面曲率與套管夾頭外徑曲率半徑相同。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高溫噴丸的工件加熱裝置，包括凹型殼體、電加熱系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動軸和軸類試樣夾具，其中，電加熱系統(tǒng)置于凹型殼體內(nèi)部，轉(zhuǎn)動軸通過軸承套在凹型殼體中，并固定軸類試樣夾具；軸類試樣夾具置于凹型殼體的凹槽中。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊，夾持或卸載試樣方便，并能夠有效保證與轉(zhuǎn)動軸的同心度和平行度，完全防止鐵質(zhì)夾具對鎂合金試樣的污染；電加熱系統(tǒng)可通過選擇不同動作溫度的定溫雙金屬片溫度控制器來實現(xiàn)不同溫度值的高溫，最高溫度可達300℃，同時，若借助外部轉(zhuǎn)動電機的帶動，試樣實現(xiàn)了勻速旋轉(zhuǎn)，并在絕熱性較好的凹型殼體內(nèi)得到均勻受熱，可使試樣得到均勻、穩(wěn)定的高溫噴丸效果。
文檔編號C21D7/06GK101250616SQ20081003554
公開日2008年8月27日 申請日期2008年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月3日
發(fā)明者丁文江, 劉文才, 翟春泉, 杰 董 申請人:上海交通大學(xué)