專利名稱：一種提高金屬材料耐磨性能的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬材料處理領域，特別涉及提高鐵磁性金屬材料耐磨性能的處理方法。
背景技術：
如何提高金屬材料的抗磨損性能一直是材料工程領域的重要研究方向，目前采用的途徑包括變換材料配方和處理方式兩種。
在處理方式中，熱處理可以有效提高金屬材料的抗磨損性能而得到廣泛應用。但由于熱處理過程產(chǎn)生的殘余應力和不完全相變，難以將金屬材料的抗磨損性能最大限度的發(fā)揮出來；另外，熱處理過程引入的變形、氧化及部分元素的燒損，使熱處理不能作為最終工序而限制了使用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有熱處理技術中產(chǎn)生的殘余應力和不完全相變及熱處理過程引入的變形、氧化及部分元素的燒損等缺陷。本發(fā)明提出一種新的金屬材料處理方法，該方法在金屬熱處理的基礎上，降低殘余應力，減小不完全相變的程度，并且無變形，使得零件抗磨損性能得到大幅度提高，具有廣闊的應用領域。
本發(fā)明是以如下技術方案實現(xiàn)的將被處理的零件固定在卡具上，卡具的一端連接超聲換能器，將固定好零件的卡具及超聲換能器放入一個高頻電磁感應線圈中，再將裝有零件、卡具和超聲換能器的高頻線圈放置在一個低頻勵磁線圈中。
工作時，在被處理的工件中同時接收三部分的能量第一部分是來自低頻勵磁線圈的磁能，第二部分來自高頻感應線圈在工件中感應出的電能，第三部分來自超聲換能器的機械能。
具體的技術方案如下操作中，可根據(jù)所處理工件的不同及材料型號的不同選擇合適的超聲波、高頻線圈和低頻勵磁線圈的操作參數(shù)。較好的參數(shù)選擇為第一部分產(chǎn)生磁能的設備和參數(shù)勵磁電源由北京威頓公司生產(chǎn)，型號為RJ-50，低頻勵磁線圈匝數(shù)為100～500匝，將勵磁電源直接用導線與勵磁線圈連接起來，即可產(chǎn)生所需的磁場。處理的參數(shù)范圍為交流電峰值電流30～80安培，頻率10～50Hz。
第二部分產(chǎn)生感應電能的設備和參數(shù)感應電源由上海騰昌公司生產(chǎn)，型號為GP26，感應線圈為3～10匝，將感應電源的輸出端連在感應線圈上，即可產(chǎn)生所需的感應電流。處理的參數(shù)范圍為頻率10～100KHz，輸出功率1～8Kw。
第三部分產(chǎn)生超聲能的設備和參數(shù)采用無錫惠豐公司生產(chǎn)的GC-5025超聲換能器，輸出功率110w，超聲電源由張家港飛波超聲電源廠提供。處理參數(shù)為輸出功率20～110w，頻率10～30KHz。通過螺絲和環(huán)氧樹脂膠把超聲換能器的輸出端面連接到卡具上。
將工件固定在卡具上之后，同時開啟低頻勵磁電源、高頻感應電源和超聲電源，工作一段時間后，即完成對工件的處理。一般處理時間為35s以上，優(yōu)選35s～500s，最優(yōu)選100s～500s。
在磁場和電流的共同作用下，鐵磁性金屬內(nèi)部會同時產(chǎn)生磁致塑性和電致塑性，降低了材料中高能態(tài)向低能態(tài)運動的勢壘，產(chǎn)生的效應是利于殘余應力降低及不穩(wěn)定相向穩(wěn)定相的轉變，同時施加的超聲能促進了這一運動過程的程度和效率，使殘余應力降低的幅度更大，不穩(wěn)定相的轉變也更徹底。這兩個過程彌補了熱處理過程中的不足，顯著提高了金屬材料的抗磨損性能，特別是顯著提高鐵磁性金屬材料的抗磨損性能，工件的使用壽命顯著提高。本發(fā)明的金屬材料處理方法可廣泛應用于電子行業(yè)、機械加工行業(yè)、采礦業(yè)、建筑業(yè)、汽車行業(yè)等領域的金屬材料處理。


圖1為耦合超聲場與電磁場處理金屬材料的原理示意圖。
其中，1-超聲換能器，2-被處理零件，3-卡具，4-高頻感應線圈，5-低頻勵磁線圈具體實施方式
以下僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當不能以此限定本發(fā)明的范圍。即大凡依本發(fā)明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
實施例1取電子行業(yè)用硬質合金φ0.075*1微鉆50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出30A交流電，頻率10Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)100匝；感應電源輸出頻率10KHz，輸出功率1Kw，感應線圈3匝；超聲輸出功率20w，頻率10KHz；處理時間100s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的微鉆在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打8000合格孔，壽命提高3倍。
實施例2取電子行業(yè)用硬質合金φ0.105*1.5微鉆50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出35A交流電，頻率12Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)120匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率2Kw，感應線圈3匝；超聲輸出功率30w，頻率10KHz；處理時間100s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的微鉆在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打8000合格孔，壽命提高3倍。
實施例3取電子行業(yè)用硬質合金φ0.15*2.5微鉆50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出40A交流電，頻率12Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)120匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率2Kw，感應線圈3匝；超聲輸出功率30w，頻率10KHz；處理時間120s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的微鉆在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打1800合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打6000合格孔，壽命提高2.3倍。
實施例4取電子行業(yè)用硬質合金φ0.2*4微鉆50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出40A交流電，頻率12Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)200匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率2Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率30w，頻率10KHz；處理時間120s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的微鉆在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打7000合格孔，壽命提高2.5倍。
實施例5取電子行業(yè)用硬質合金φ0.25*4微鉆50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出50A交流電，頻率12Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)200匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率2Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率40w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的微鉆在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打8000合格孔，壽命提高3倍。
實施例6取電子行業(yè)用硬質合金φ0.25*4.5微鉆50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出50A交流電，頻率12Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)200匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率2Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率40w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的微鉆在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打8000合格孔，壽命提高3倍。
實施例7取電子行業(yè)用硬質合金φ0.3*5微鉆50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出50A交流電，頻率12Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率2.8Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率50w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的微鉆在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打6000合格孔，壽命提高2倍。
實施例8取電子行業(yè)用硬質合金φ0.3*5.5微鉆50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出50A交流電，頻率12Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率2.8Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率50w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的微鉆在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打6000合格孔，壽命提高2倍。
實施例9取電子行業(yè)用硬質合金φ0.3*6微鉆50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出55A交流電，頻率12Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率2.8Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率50w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的微鉆在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打6000合格孔，壽命提高2倍。
實施例10取電子行業(yè)用硬質合金φ0.3*6.5微鉆50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出60A交流電，頻率15Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率3.5Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率60w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的微鉆在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打6000合格孔，壽命提高2倍。
實施例11取電子行業(yè)用硬質合金φ0.35*5微鉆50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出60A交流電，頻率15Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率3.5Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率60w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的微鉆在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打6000合格孔，壽命提高2倍。
實施例12取電子行業(yè)用硬質合金φ0.35*5.5微鉆50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出60A交流電，頻率15Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率3.5Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率60w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的微鉆在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打6000合格孔，壽命提高2倍。
實施例13取電子行業(yè)用硬質合金φ0.35*6微鉆50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出60A交流電，頻率15Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率4Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率70w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的微鉆在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打6000合格孔，壽命提高2倍。
實施例14取電子行業(yè)用硬質合金φ0.35*6.5微鉆50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出65A交流電，頻率18Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率4Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率70w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的微鉆在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打7000合格孔，壽命提高2.5倍。
實施例15取電子行業(yè)用硬質合金φ0.35*6.8微鉆50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出65A交流電，頻率18Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率4Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率70w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的微鉆在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打7000合格孔，壽命提高2.5倍。
實施例16取電子行業(yè)用硬質合金φ0.4*6微鉆50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出65A交流電，頻率20Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率4Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率80w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的微鉆在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打3000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打8000合格孔，壽命提高1.7倍。
實施例17取電子行業(yè)用硬質合金φ0.4*6.5微鉆50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出65A交流電，頻率20Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率4Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率80w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的微鉆在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打3000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打8000合格孔，壽命提高1.7倍。
實施例18取電子行業(yè)用硬質合金φ0.4*7微鉆50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出65A交流電，頻率20Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率4Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率80w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的微鉆在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打3000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打8000合格孔，壽命提高1.7倍。
實施例19取電子行業(yè)用硬質合金φ0.45*6微鉆50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出70A交流電，頻率20Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率4Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率80w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的微鉆在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打3000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打8000合格孔，壽命提高1.7倍。
實施例20取電子行業(yè)用硬質合金φ0.45*6.5微鉆50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出70A交流電，頻率20Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率4Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率80w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的微鉆在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打3000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打8000合格孔，壽命提高1.7倍。
實施例21取電子行業(yè)用硬質合金φ0.45*7微鉆50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出70A交流電，頻率20Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率4Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率80w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的微鉆在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打3000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打8000合格孔，壽命提高1.7倍。
實施例22取機械加工行業(yè)用硬質合金車刀片KC9110 20片，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出80A交流電，頻率30Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)350匝；感應電源輸出頻率30KHz，輸出功率5Kw，感應線圈6匝；超聲輸出功率100w，頻率22KHz；處理時間240s。經(jīng)處理的車刀片與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的車刀片在相同的工作條件下加工45#鋼軸進行對比試驗，結果表明，未經(jīng)處理的刀片平均每片加工200件，經(jīng)過處理的刀片平均每片加工350件，壽命提高0.75倍。
實施例23取機械加工行業(yè)用硬質合金車刀片KC9225 20片，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出80A交流電，頻率30Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)350匝；感應電源輸出頻率30KHz，輸出功率5Kw，感應線圈6匝；超聲輸出功率100w，頻率22KHz；處理時間240s。經(jīng)處理的車刀片與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的車刀片在相同的工作條件下加工不銹鋼套筒進行對比試驗，結果表明，未經(jīng)處理的刀片平均每片加工75件，經(jīng)過處理的刀片平均每片加工220件，壽命提高1.93倍。
實施例24取機械加工行業(yè)用硬質合金車刀片KY1310 20片，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出80A交流電，頻率30Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)350匝；感應電源輸出頻率30KHz，輸出功率5Kw，感應線圈6匝；超聲輸出功率100w，頻率22KHz；處理時間240s。經(jīng)處理的車刀片與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的車刀片在相同的工作條件下加工灰鑄鐵缸體進行對比試驗，結果表明，未經(jīng)處理的刀片平均每片加工180件，經(jīng)過處理的刀片平均每片加工260件，壽命提高0.44倍。
實施例25取機械加工行業(yè)用硬質合金銑刀片YBD052 20片，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出80A交流電，頻率35Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)400匝；感應電源輸出頻率50KHz，輸出功率5Kw，感應線圈6匝；超聲輸出功率110w，頻率22KHz；處理時間240s。經(jīng)處理的銑刀片與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的車刀片在相同的工作條件下加工灰鑄鐵端面進行對比試驗，結果表明，未經(jīng)處理的刀片平均每組加工340件，經(jīng)過處理的刀片平均每片加工520件，壽命提高0.53倍。
實施例26取機械加工行業(yè)用硬質合金銑刀片YBD102 20片，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出80A交流電，頻率35Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)400匝；感應電源輸出頻率50KHz，輸出功率5Kw，感應線圈6匝；超聲輸出功率110w，頻率22KHz；處理時間240s。經(jīng)處理的銑刀片與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的車刀片在相同的工作條件下加工球墨鑄鐵端面進行對比試驗，結果表明，未經(jīng)處理的刀片平均每組加工560件，經(jīng)過處理的刀片平均每片加工740件，壽命提高0.32倍。
實施例27取機械加工行業(yè)用硬質合金銑刀片YBD252 20片，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出80A交流電，頻率35Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)400匝；感應電源輸出頻率50KHz，輸出功率5Kw，感應線圈6匝；超聲輸出功率110w，頻率22KHz；處理時間240s。經(jīng)處理的銑刀片與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的車刀片在相同的工作條件下加工鋼件端面進行對比試驗，結果表明，未經(jīng)處理的刀片平均每組加工620件，經(jīng)過處理的刀片平均每片加工890件，壽命提高0.44倍。
實施例28取機械加工行業(yè)用硬質合金銑刀片YC30T 20片，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出80A交流電，頻率35Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)400匝；感應電源輸出頻率50KHz，輸出功率5Kw，感應線圈6匝；超聲輸出功率110w，頻率22KHz；處理時間240s。經(jīng)處理的銑刀片與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的車刀片在相同的工作條件下加工不銹鋼件端面進行對比試驗，結果表明，未經(jīng)處理的刀片平均每組加工450件，經(jīng)過處理的刀片平均每片加工780件，壽命提高0.73倍。
實施例29取采礦用硬質合金一字形釬頭HFY28-722 1支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出80A交流電，頻率40Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)500匝；感應電源輸出頻率50KHz，輸出功率8Kw，感應線圈8匝；超聲輸出功率110w，頻率30KHz；處理時間300s。經(jīng)上述處理的釬頭共10支與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的釬頭在相同的工作條件下鑿巖進行對比試驗，結果表明，未經(jīng)處理的釬頭平均每支掘深25米，經(jīng)過處理的釬頭平均每支掘深48米，壽命提高0.92倍。
實施例30取采礦用硬質合金十字形釬頭HFY28-722 1支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出80A交流電，頻率40Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)500匝；感應電源輸出頻率50KHz，輸出功率8Kw，感應線圈8匝；超聲輸出功率110w，頻率30KHz；處理時間300s。經(jīng)上述處理的釬頭共10支與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的釬頭在相同的工作條件下鑿巖進行對比試驗，結果表明，未經(jīng)處理的釬頭平均每支掘深35米，經(jīng)過處理的釬頭平均每支掘深67米，壽命提高0.91倍。
實施例31取機械加工行業(yè)用硬質合金φ10麻花鉆10支，通過卡蘭固定在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出80A交流電，頻率40Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)400匝；感應電源輸出頻率50KHz，輸出功率5Kw，感應線圈6匝；超聲輸出功率110w，頻率22KHz；處理時間240s。經(jīng)處理的麻花鉆與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的麻花鉆在相同的工作條件下鉆孔進行對比試驗，結果表明，未經(jīng)處理的麻花鉆平均每支加工2400孔，經(jīng)過處理的麻花鉆平均每支加工6500孔，壽命提高1.7倍。
實施例32取機械加工行業(yè)用高速鋼φ10麻花鉆10支，通過卡蘭固定在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出80A交流電，頻率45Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)500匝；感應電源輸出頻率60KHz，輸出功率5Kw，感應線圈6匝；超聲輸出功率110w，頻率30KHz；處理時間240s。經(jīng)處理的麻花鉆與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的麻花鉆在相同的工作條件下鉆孔進行對比試驗，結果表明，未經(jīng)處理的麻花鉆平均每支加工1600孔，經(jīng)過處理的麻花鉆平均每支加工7000孔，壽命提高3.38倍。
實施例33取機械加工行業(yè)用高速鋼φ20麻花鉆10支，通過卡蘭固定在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出80A交流電，頻率45Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)500匝；感應電源輸出頻率60KHz，輸出功率5Kw，感應線圈6匝；超聲輸出功率110w，頻率30KHz；處理時間240s。經(jīng)處理的麻花鉆與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的麻花鉆在相同的工作條件下鉆孔進行對比試驗，結果表明，未經(jīng)處理的麻花鉆平均每支加工700孔，經(jīng)過處理的麻花鉆平均每支加工1800孔，壽命提高1.6倍。
實施例34取機械加工行業(yè)用高速鋼φ30麻花鉆10支，通過卡蘭固定在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出80A交流電，頻率50Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)500匝；感應電源輸出頻率60KHz，輸出功率6Kw，感應線圈6匝；超聲輸出功率110w，頻率30KHz；處理時間240s。經(jīng)處理的麻花鉆與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的麻花鉆在相同的工作條件下鉆孔進行對比試驗，結果表明，未經(jīng)處理的麻花鉆平均每支加工400孔，經(jīng)過處理的麻花鉆平均每支加工1300孔，壽命提高2.25倍。
實施例35取機械加工行業(yè)用高速鋼M15絲錐10支，通過卡蘭固定在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出80A交流電，頻率50Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)500匝；感應電源輸出頻率60KHz，輸出功率6Kw，感應線圈6匝；超聲輸出功率110w，頻率30KHz；處理時間240s。經(jīng)處理的絲錐與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的絲錐在相同的工作條件下鉆孔進行對比試驗，結果表明，未經(jīng)處理的絲錐平均每支加工900螺紋孔，經(jīng)過處理的麻花鉆平均每支加工1600螺紋孔，壽命提高0.78倍。
實施例36取機械加工行業(yè)用高速鋼φ30-6L拉刀1支，通過卡蘭固定在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出80A交流電，頻率50Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)500匝；感應電源輸出頻率100KHz，輸出功率8Kw，感應線圈10匝；超聲輸出功率110w，頻率30KHz；處理時間500s。經(jīng)上述過程處理了5支拉刀，與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的拉刀在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，未經(jīng)處理的拉刀平均每支加工1800件產(chǎn)品，經(jīng)過處理的拉刀平均每支加工4500件產(chǎn)品，壽命提高1.5倍。
實施例37取機械加工行業(yè)用高速鋼齒輪滾刀M3 1支，通過卡蘭固定在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出80A交流電，頻率50Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)500匝；感應電源輸出頻率100KHz，輸出功率8Kw，感應線圈10匝；超聲輸出功率110w，頻率30KHz；處理時間500s。經(jīng)上述過程處理了5支滾刀，與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的滾刀在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，未經(jīng)處理的滾刀平均每支加工500件齒輪，經(jīng)過處理的拉刀平均每支加工1800件產(chǎn)品，壽命提高2.6倍。
實施例38取建筑行業(yè)用高鉻鋼磨球10件，通過套筒固定在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出80A交流電，頻率50Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)500匝；感應電源輸出頻率100KHz，輸出功率8Kw，感應線圈10匝；超聲輸出功率110w，頻率30KHz；處理時間500s。經(jīng)上述過程處理了50噸磨球，與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的磨球在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，未經(jīng)處理的磨球平均每噸磨耗12克，經(jīng)過處理的磨球平均每噸磨耗8克，壽命提高0.5倍。
實施例39取汽車行業(yè)用表面滲碳齒輪1件，通過卡蘭固定在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出80A交流電，頻率50Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)500匝；感應電源輸出頻率100KHz，輸出功率8Kw，感應線圈10匝；超聲輸出功率110w，頻率30KHz；處理時間500s。經(jīng)上述過程處理了10件齒輪，與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的齒輪在相同的試驗條件下進行對比試驗，結果表明，未經(jīng)處理的齒輪平均壽命為60萬周，經(jīng)過處理的齒輪平均壽命是100萬周，壽命提高0.67倍。
實施例40取電子行業(yè)用硬質合金φ1.2*6 141HRF銑刀50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出55A交流電，頻率12Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率2.8Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率50w，頻率15KHz；處理時間35s。經(jīng)處理的銑刀與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的銑刀在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的銑刀平均銑邊15米，經(jīng)過處理的銑刀每支平均可以加工24米，壽命提高0.6倍。
實施例41取電子行業(yè)用硬質合金φ1.8*8.5171RN銑刀50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出55A交流電，頻率12Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率2.8Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率50w，頻率15KHz；處理時間50s。經(jīng)處理的銑刀與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的銑刀在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的銑刀平均銑邊22米，經(jīng)過處理的銑刀每支平均可以加工37米，壽命提高0.7倍。
實施例42取電子行業(yè)用硬質合金φ2.0*10.5151R銑刀50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出55A交流電，頻率12Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率2.8Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率50w，頻率15KHz；處理時間75s。經(jīng)處理的銑刀與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的銑刀在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的銑刀平均銑邊25米，經(jīng)過處理的銑刀每支平均可以加工40米，壽命提高0.6倍。
實施例43取電子行業(yè)用硬質合金φ2.4*10.5151R銑刀50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出55A交流電，頻率12Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應電源輸出頻率15KHz，輸出功率2.8Kw，感應線圈4匝；超聲輸出功率50w，頻率15KHz；處理時間90s。經(jīng)處理的銑刀與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的銑刀在相同的工作條件下進行對比試驗，結果表明，每支未經(jīng)處理的銑刀平均銑邊30米，經(jīng)過處理的銑刀每支平均可以加工54米，壽命提高0.8倍。
權利要求
1.一種提高金屬材料耐磨性能的方法，其特征在于通過耦合超聲場和電磁場處理金屬材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的提高金屬材料耐磨性能的方法，其中，耦合超聲場和電磁場處理金屬材料的時間至少為35s。
3.根據(jù)權利要求2所述的提高金屬材料耐磨性能的方法，其中，耦合超聲場和電磁場處理金屬材料的時間為35～500s。
4.根據(jù)權利要求3所述的提高金屬材料耐磨性能的方法，其中，耦合超聲場和電磁場處理金屬材料的時間為100～500s。
5.根據(jù)權利要求1～4所述的任意一種提高金屬材料耐磨性能的方法，其中，超聲場包括超聲換能器和超聲電源，超聲場輸出功率為20～110w，頻率為10～30KHz。
6.根據(jù)權利要求1～4所述的任意一種提高金屬材料耐磨性能的方法，其中，電磁場包括產(chǎn)生磁能的低頻勵磁線圈和產(chǎn)生電能的高頻感應線圈。
7.根據(jù)權利要求5所述的提高金屬材料耐磨性能的方法，其中，電磁場包括產(chǎn)生磁能的低頻勵磁線圈和產(chǎn)生電能的高頻感應線圈。
8.根據(jù)權利要求1～7所述的任意一種提高金屬材料耐磨性能的方法，其中，低頻勵磁線圈匝數(shù)為100～500匝，將勵磁電源與勵磁線圈連接起來，產(chǎn)生所需的磁場，處理的參數(shù)范圍為交流電峰值電流30～80安培，頻率10～50Hz。
9.根據(jù)權利要求1～8所述的任意一種提高金屬材料耐磨性能的方法，其中，高頻感應線圈為3～10匝，將感應電源的輸出端連在感應線圈上，產(chǎn)生所需的感應電流，處理的參數(shù)范圍為頻率10～100KHz，輸出功率1～8Kw。
10.根據(jù)權利要求1～9所述的任意一種提高金屬材料耐磨性能的方法，包括將被處理的零件固定在卡具上，卡具的一端連接超聲換能器，將固定好零件的卡具及超聲換能器放入一個高頻電磁感應線圈中，再將裝有零件、卡具和超聲換能器的高頻線圈放置在一個低頻勵磁線圈中。
全文摘要
一種提高金屬材料耐磨性能的方法，其特征在于通過耦合超聲場和電磁場處理金屬材料，處理時間為35s～500s；超聲場輸出功率為20～110w，頻率為10～30KHz；低頻勵磁線圈匝數(shù)為100～500匝，交流電峰值電流30～80安培，頻率10～50Hz；高頻感應線圈為3～10匝，頻率10～100KHz，輸出功率1～8Kw。該方法在金屬熱處理的基礎上，降低殘余應力，減小不完全相變的程度，并且無變形，使得零件抗磨損性能得到大幅度提高，具有廣闊的應用領域。
文檔編號C22F3/00GK101020955SQ20071005170
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月21日 優(yōu)先權日2007年3月21日
發(fā)明者王明道, 王自成, 袁金磊 申請人:武漢晶泰科技有限公司