本發(fā)明屬于金屬材料表面強化，具體涉及一種在板類零件表面制備梯度納米結構的方法。

背景技術：

1、車床是一種常見的機械加工設備，被廣泛用于生產制造中，如汽車、航空、船舶等領域，主要用于切削軸、盤、套等具有回轉面的零件，同時適用于回轉類零件的表面滾壓加工，車床通過主軸帶動回轉類零件旋轉，滾壓刀具壓入零件表面并與零件相對運動來進行加工，處理后回轉類零件表面性能顯著提升；同時，車床可以處理回轉類零件的端面，但加工效率較低，而對于不能隨主軸旋轉的板類零件在車床上進行滾壓加工存在一定困難。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種在板類零件表面制備梯度納米結構的方法，通過車床實現(xiàn)加工刀具的高速旋轉，配合板類零件的快速移動，在材料表面獲得梯度納米結構，提升板類零件的表面性能。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出如下技術方案：

3、一種在板類零件表面制備梯度納米結構的方法，該方法通過車床實現(xiàn)加工刀具的高速旋轉，配合板類零件的快速移動，使材料表層產生嚴重的塑性變形，最終在板類零件表面制備梯度納米結構。

4、所述的在板類零件表面制備梯度納米結構的方法，該方法對板類零件進行表面納米化處理，具體處理過程為：車床主軸驅動加工刀具以轉速v1旋轉，刀架控制板類零件以速度v2沿徑向進給，加工刀具壓入零件表面的深度ap，將刀架上的控溫系統(tǒng)調節(jié)到設定溫度，經過多道次變形完成板類零件的處理。

5、所述的在板類零件表面制備梯度納米結構的方法，表面納米化處理工藝參數(shù)如下：加工刀具轉速v1為50～2000r/min，板類零件進給速度v2為1～200mm/min，每個道次的壓入深度ap為20～200μm，加工道次為1～5次。

6、所述的在板類零件表面制備梯度納米結構的方法，控溫系統(tǒng)利用制冷單元和加熱單元，控制表面納米化處理溫度為-100℃～300℃。

7、所述的在板類零件表面制備梯度納米結構的方法，加工刀具前端對稱安裝兩個以上具有一定曲率半徑的球形刀頭，材質為軸承鋼、模具鋼或硬質合金，曲率半徑為2～8mm。

8、所述的在板類零件表面制備梯度納米結構的方法，板類零件經過多道次表面納米化處理，表層晶粒尺寸細化到納米尺度，由表及里形成納米晶粒、亞微米晶粒、微米晶粒的組織結構。

9、本發(fā)明的設計思想是：

10、本發(fā)明的表面納米化加工方法利用了車床的旋轉運動和進給運動，通過車床的主軸驅動加工刀具高速旋轉，車床的刀架控制板類零件快速移動，使材料表層產生嚴重的塑性變形，結合表面納米化處理工藝參數(shù)的優(yōu)化，最終在板類零件表面制備梯度納米結構。

11、本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是：

12、1.本發(fā)明的加工方法設計獨特，加工效率高，利用加工刀具的旋轉和板類零件的移動，實現(xiàn)了板類零件梯度組織結構的制備，拓展了車床的加工范圍。

13、2.本發(fā)明的加工方法處理后，材料表層發(fā)生了嚴重塑性變形，零件表面微觀不平度被填平，顯著提高了板類零件的表面質量。

14、3.本發(fā)明的加工方法處理后，在零件表層形成了由納米晶粒、亞微米晶粒向粗晶粒過渡的組織結構，材料表面獲得一定厚度的納米層，板類零件表面性能大幅度提高。

技術特征：

1.一種在板類零件表面制備梯度納米結構的方法，其特征在于，該方法通過車床實現(xiàn)加工刀具的高速旋轉，配合板類零件的快速移動，使材料表層產生嚴重的塑性變形，最終在板類零件表面制備梯度納米結構。

2.按照權利要求1所述的在板類零件表面制備梯度納米結構的方法，其特征在于，該方法對板類零件進行表面納米化處理，具體處理過程為：車床主軸驅動加工刀具以轉速v1旋轉，刀架控制板類零件以速度v2沿徑向進給，加工刀具壓入零件表面的深度ap，將刀架上的控溫系統(tǒng)調節(jié)到設定溫度，經過多道次變形完成板類零件的處理。

3.按照權利要求2所述的在板類零件表面制備梯度納米結構的方法，其特征在于，表面納米化處理工藝參數(shù)如下：加工刀具轉速v1為50～2000r/min，板類零件進給速度v2為1～200mm/min，每個道次的壓入深度ap為20～200μm，加工道次為1～5次。

4.按照權利要求2所述的在板類零件表面制備梯度納米結構的方法，其特征在于，控溫系統(tǒng)利用制冷單元和加熱單元，控制表面納米化處理溫度為-100℃～300℃。

5.按照權利要求2所述的在板類零件表面制備梯度納米結構的方法，其特征在于，加工刀具前端對稱安裝兩個以上具有一定曲率半徑的球形刀頭，材質為軸承鋼、模具鋼或硬質合金，曲率半徑為2～8mm。

6.按照權利要求2至5之一所述的在板類零件表面制備梯度納米結構的方法，其特征在于，板類零件經過多道次表面納米化處理，表層晶粒尺寸細化到納米尺度，由表及里形成納米晶粒、亞微米晶粒、微米晶粒的組織結構。

技術總結
本發(fā)明屬于金屬材料表面強化技術領域，具體涉及一種在板類零件表面制備梯度納米結構的方法。該方法通過車床實現(xiàn)加工刀具的高速旋轉，配合板類零件的快速移動，使材料表層產生嚴重的塑性變形，最終在板類零件表面制備梯度納米結構。本發(fā)明在數(shù)控車床上開展了板類零件的表面納米化處理，材料表面形成梯度納米結構，板類零件表面性能顯著提升。

技術研發(fā)人員：梁晨,李秀艷,盧柯
受保護的技術使用者：中國科學院金屬研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2