一種豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理方法
【專利摘要】一種豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理方法，它涉及一種豆?jié){機(jī)磨輪處理方法。本發(fā)明為了解決硬質(zhì)陽極氧化存在膜層硬度低、耐磨性差，熱噴涂制備的膜層結(jié)合力差，測控濺射制備的膜層薄的問題的技術(shù)問題。方法：在磨輪表面制備氧化鋁陶瓷膜層，然后采用激光處理磨輪的各個面。本發(fā)明通過電場擴(kuò)散和放電邊緣效應(yīng)在磨輪表面獲得硬度達(dá)HV1000、厚度80μm、表面粗糙度不超過Ra2.3μm，含剛玉相均勻致密的氧化鋁膜層，接著通過激光束對豆?jié){機(jī)磨輪的外表面進(jìn)行掃描，進(jìn)而起到表面二次強(qiáng)化的作用，使強(qiáng)化后的磨輪表面膜層更加致密，從而使硬度超過HV1600，又使磨輪的使用壽命延長了40％。本發(fā)明屬于豆?jié){機(jī)磨輪陶瓷化處理領(lǐng)域。
【專利說明】
一種豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種豆?jié){機(jī)磨輪處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]豆?jié){機(jī)磨輪是豆?jié){機(jī)中的關(guān)鍵核心部件，在豆?jié){機(jī)工作過程中，磨輪主要負(fù)責(zé)將豆類等固體原料精細(xì)研磨的工作，豆類等固體原料經(jīng)豆?jié){機(jī)研磨后的細(xì)膩程度以及豆?jié){機(jī)磨輪的耐磨性能是表征豆?jié){機(jī)性能的一個重要指標(biāo)。目前市場上的豆?jié){機(jī)磨輪主要由不銹鋼制造，不銹鋼具有化學(xué)性能穩(wěn)定，表面光潔，易成型加工等優(yōu)點(diǎn)。但不銹鋼也存在自身的不足，硬度低，耐磨性差，在使用過程中容易被磨損等缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了豆?jié){機(jī)的工作可靠性和使用壽命。鋁合金具有密度小，比強(qiáng)度高，且易成型加工等優(yōu)點(diǎn)。但鋁合金同樣面臨具有硬度低、耐磨性差的問題。通過對鋁合金進(jìn)行表面改性處理提高其表面硬度、和耐磨性能，并將其應(yīng)用于豆?jié){機(jī)磨輪的制造，對于提高磨輪的耐磨性，改善豆?jié){機(jī)的使用壽命具有重要的意義。傳統(tǒng)的鋁合金表面改性技術(shù)有硬質(zhì)陽極氧化、熱噴涂、測控濺射等。鋁合金硬質(zhì)陽極氧化制備的膜層與基體結(jié)合力好，但硬質(zhì)陽極氧化存在膜層硬度低，耐磨性差的問題。熱噴涂制備的膜層硬度高，膜層厚，但熱噴涂膜層存在與基體結(jié)合力差，易脫落的問題。測控濺射制備的膜層硬度高，但磁控濺射存在制備的膜層太薄的問題。
[0003]上述三種鋁合金表面處理工藝存在的不足加之鋁合金自身存在的缺陷均不能使鋁合金滿足豆?jié){機(jī)磨輪高硬度、高耐磨性的要求，限制了鋁合金在豆?jié){機(jī)磨輪上的應(yīng)用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是為了解決硬質(zhì)陽極氧化存在膜層硬度低、耐磨性差，熱噴涂制備的膜層結(jié)合力差，測控濺射制備的膜層薄的問題的技術(shù)問題，提供了一種豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理方法。
[0005]—種豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理方法如下:
[0006]—、在磨輪表面制備氧化鋁陶瓷膜層，具體過程為:第一石墨棒和第二石墨棒作陰極，經(jīng)過預(yù)處理的磨輪作陽極，第一石墨棒、第二石墨棒和磨輪完全浸入電解槽內(nèi)的工作溶液中，將第二石墨棒置于磨輪內(nèi)孔內(nèi)，第一石墨棒置于磨輪內(nèi)孔外，第一石墨棒和第二石墨棒均不與磨輪接觸;開啟脈沖電源在第一石墨棒、第二石墨棒與磨輪之間施加周期性正負(fù)交變直流脈沖；同時電解槽內(nèi)的攪拌栗攪拌，循環(huán)冷卻系統(tǒng)的循環(huán)栗開啟，使工作溶液的溫度不高于40°C;
[0007]步驟一中所述磨輪由上至下依次設(shè)置圓柱、錐臺和底臺，錐臺大端與底臺連接，錐臺小端與圓柱連接，錐臺上設(shè)有螺紋片，圓柱、錐臺、底臺和螺紋片制成一體；
[0008]二、將經(jīng)過步驟一處理的磨輪固定在激光器工作臺上，調(diào)節(jié)激光器的激光頭，使激光束投射到磨輪內(nèi)孔內(nèi)壁軸向的一端，沿周向進(jìn)行掃描，周向掃描速度為2mm/ s?10mm/s，掃描完400°;將激光光束沿軸向向磨輪內(nèi)孔另一端移動一個光帶，保持相鄰激光帶的重疊率為20 %?40 %，以周向掃描軌跡對磨輪內(nèi)孔內(nèi)壁完成掃描；
[0009]三、在激光工作臺上對磨輪重新定位、固定，調(diào)節(jié)激光器的激光頭，使激光束投射到圓柱的上端面，同時控制激光束對圓柱的上端面沿圓周方向進(jìn)行掃描，周向掃描速度為2mm/s?lOmm/s，掃描完400° ;將激光光束沿徑向向圓心移動一個光帶，保持相鄰激光帶的重疊率為20 %?40%，以周向掃描軌跡對圓柱的上端面掃描；掃描完成該端面后以同樣的掃描方式對底臺的下端面掃描；
[0010]四、在激光工作臺上對磨輪重新定位、固定，調(diào)節(jié)激光器的激光頭，使激光束投射到圓柱外圓周表面軸向的一端，同時控制激光束對磨輪的外圓周表面按螺旋軌跡進(jìn)行周向掃描，周向掃描速度為2mm/S?1mm/s，軸向進(jìn)給速度為2mm/s?5mm/s，掃描完400° ；回到掃描起始端，將激光光束沿周向移動一個光帶，保持相鄰激光帶的重疊率為20 %?40%，以這種掃描方式完成磨輪外圓周表面的掃描，即完成豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理。
[0011]步驟一中所述循環(huán)冷卻系統(tǒng)內(nèi)有循環(huán)冷卻液，循環(huán)冷卻液的液面高度高于電解槽內(nèi)工作溶液液面高度，循環(huán)冷卻液的液面高度與作溶液液面高度的高度差為h，且h多20mm。
[0012]步驟一中所述攪拌栗與磨輪內(nèi)孔同軸布置。
[0013]步驟一中所述磨輪的材料為LY12鋁合金或LC4鋁合金。
[0014]步驟一中所述的工作溶液由氫氧化鉀、檸檬酸鐵、硅酸鈉和鎢酸鈉溶于去離子水制成，其中氫氧化鉀的濃度為lg/L?6g/L，檸檬酸鐵濃度為lg/L?10g/L，硅酸鈉的濃度為6g/L?20g/L，媽酸鈉的濃度為lg/L?2g/L。
[0015]步驟一中所述預(yù)處理的磨輪的過程如下:
[0016]一、利用高壓水噴槍對磨輪表面及磨輪內(nèi)孔噴洗Imin至2min，然后用熱吹風(fēng)機(jī)將磨輪磨輪吹干；
[0017]二、將步驟一清洗后的磨輪浸入無水乙醇中，超聲清洗5min至8min，然后用熱吹風(fēng)機(jī)將磨輪吹干；
[0018]三、將步驟二清洗后的磨輪浸入去離子水中，超聲清洗Imin至3min，然后用熱吹風(fēng)機(jī)將磨輪吹干。
[0019]步驟一中所述施加周期性正負(fù)交變直流脈沖，其中施加一個周期性正負(fù)交變直流脈沖，具體過程為:
[0020]在11時刻，脈沖電源輸出一個寬度為Tz、幅值為Vz的正向脈沖，在該正向脈沖的結(jié)束時刻，脈沖電源輸出一個寬度為Tf、幅值為Vf的負(fù)向脈沖；
[0021]在t2時刻，脈沖電源輸出一個寬度為Tz、幅值為Vz的正向脈沖，在該正向脈沖的結(jié)束時刻，脈沖電源輸出一個寬度為Tf、幅值為Vf的負(fù)向脈沖；
[0022]依此類推，
[0023]在ti時刻，脈沖電源輸出一個寬度為Tz、幅值為Vz的正向脈沖，在該正向脈沖的結(jié)束時刻，脈沖電源輸出一個寬度為Tf、幅值為Vf的負(fù)向脈沖；
[0024]其中￥2為480￥至620￥，￥€為-120￥至-30￥，且￥2>￥1^>衍-1+了2+了1了2彡了1丁2
和Tf均為0.002s至0.06s，i = l，2，3，4，......η，η為正整數(shù)，從11時刻開始到第η個脈沖的結(jié)束時刻為一個周期，一個周期為60min至80min。
[0025]步驟一中所述施加周期性正負(fù)交變直流脈沖，正向脈沖和負(fù)向脈沖的頻率均為10Hz?300Hz。
[0026]步驟一至步驟三中所述激光器的輸出功率為50W?300W。
[0027]本發(fā)明的工作原理:在對豆?jié){機(jī)磨輪進(jìn)行表面氧化處理階段，將磨輪與石墨棒一并置于工作液中，磨輪做陽極，石墨棒做陰極，在磨輪和石墨棒之間施加周期性交變直流脈沖，在磨輪表面形成一層鈍化膜，在強(qiáng)電場作用下，鈍化膜薄弱部位被擊穿，產(chǎn)生火花放電，在鈍化膜表面與基體之間形成放電通道。在放電通道內(nèi)存在的高溫高壓作用下，部分氧化物由低硬度晶相逐漸轉(zhuǎn)化為高硬度晶相，同時熔融“氧化巖漿”從放電通道內(nèi)噴涌而出，遇冷形成陶瓷層，被氧化的整體陶瓷膜層有致密的內(nèi)層和疏松的外層構(gòu)成;激光處理階段，激光輻射能量至磨輪表面，激光輻射產(chǎn)生的高溫作用使局部氧化層熔化，形成熔池，熔池冷凝再結(jié)晶，在此過程中，微孔被熔融巖漿填充，膜層的致密性顯著提高，同時部分氧化物低溫相向高溫相轉(zhuǎn)變。激光在一定速度范圍內(nèi)掃描整個磨輪外表面，實(shí)現(xiàn)磨輪表面的強(qiáng)化。
[0028]本發(fā)明所述的一種豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理方法，首先通過交變直流脈沖電源對磨輪外表面進(jìn)行氧化，通過電場擴(kuò)散和放電邊緣效應(yīng)在磨輪表面獲得硬度達(dá)HV1000、厚度80μπι、表面粗糙度不超過Ra2.3ym，含剛玉相均勻致密的氧化鋁膜層，接著通過激光束對豆?jié){機(jī)磨輪的外表面進(jìn)行掃描，進(jìn)而起到表面二次強(qiáng)化的作用，使強(qiáng)化后的磨輪表面膜層更加致密，從而使硬度超過HV1600，又使磨輪的使用壽命延長了40%。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明步驟一豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理方法中處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2是本發(fā)明磨輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3是步驟一中施加一個周期性正負(fù)交變直流脈沖示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】間的任意組合。
[0033]【具體實(shí)施方式】一:一種豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理如下:
[0034]—、在磨輪2表面制備氧化鋁陶瓷膜層，具體過程為:第一石墨棒3-1和第二石墨棒3-2作陰極，經(jīng)過預(yù)處理的磨輪2作陽極，第一石墨棒3-1、第二石墨棒3-2和磨輪2完全浸入電解槽5內(nèi)的工作溶液中，將第二石墨棒3-2置于磨輪內(nèi)孔2-1內(nèi)，第一石墨棒3-1置于磨輪內(nèi)孔2-1外，第一石墨棒3-1和第二石墨棒3-2均不與磨輪2接觸;開啟脈沖電源4在第一石墨棒3-1、第二石墨棒3-2與磨輪2之間施加周期性正負(fù)交變直流脈沖；同時電解槽5內(nèi)的攪拌栗I攪拌，循環(huán)冷卻系統(tǒng)6的循環(huán)栗7開啟，使工作溶液的溫度不高于40°C;
[0035]步驟一中所述磨輪2由上至下依次設(shè)置圓柱2-4、錐臺2-3和底臺2-2，錐臺2-3大端與底臺2-2連接，錐臺2-3小端與圓柱2-4連接，錐臺2-3上設(shè)有螺紋片2-5，圓柱2-4、錐臺2-
3、底臺2-2和螺紋片2-5制成一體；
[0036]二、將經(jīng)過步驟一處理的磨輪2固定在激光器工作臺上，調(diào)節(jié)激光器的激光頭，使激光束投射到磨輪內(nèi)孔2-1內(nèi)壁軸向的一端，沿周向進(jìn)行掃描，周向掃描速度為2mm/s?lOmm/s，掃描完400° ;將激光光束沿軸向向磨輪內(nèi)孔2_1另一端移動一個光帶，保持相鄰激光帶的重疊率為20%?40%，以周向掃描軌跡對磨輪內(nèi)孔2-1內(nèi)壁完成掃描；
[0037]三、在激光工作臺上對磨輪2重新定位、固定，調(diào)節(jié)激光器的激光頭，使激光束投射到圓柱2-4的上端面，同時控制激光束對圓柱2-4的上端面沿圓周方向進(jìn)行掃描，周向掃描速度為2mm/s?lOmm/s，掃描完400° ;將激光光束沿徑向向圓心移動一個光帶，保持相鄰激光帶的重疊率為20%?40%，以周向掃描軌跡對圓柱2-4的上端面掃描;掃描完成該端面后以同樣的掃描方式對底臺2-2的下端面掃描；
[0038]四、在激光工作臺上對磨輪2重新定位、固定，調(diào)節(jié)激光器的激光頭，使激光束投射到圓柱2-4外圓周表面軸向的一端，同時控制激光束對磨輪2的外圓周表面按螺旋軌跡進(jìn)行周向掃描，周向掃描速度為2mm/s?1mm/s，軸向進(jìn)給速度為2mm/s?5mm/s，掃描完400° ；回到掃描起始端，將激光光束沿周向移動一個光帶，保持相鄰激光帶的重疊率為20 %?40 %，以這種掃描方式完成磨輪2外圓周表面的掃描，即完成豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理。
[0039]本發(fā)明的工作原理:在對豆?jié){機(jī)磨輪進(jìn)行表面氧化處理階段，將磨輪與石墨棒一并置于工作液中，磨輪做陽極，石墨棒做陰極，在磨輪和石墨棒之間施加周期性交變直流脈沖，在磨輪表面形成一層鈍化膜，在強(qiáng)電場作用下，鈍化膜薄弱部位被擊穿，產(chǎn)生火花放電，在鈍化膜表面與基體之間形成放電通道。在放電通道內(nèi)存在的高溫高壓作用下，部分氧化物由低硬度晶相逐漸轉(zhuǎn)化為高硬度晶相，同時熔融“氧化巖漿”從放電通道內(nèi)噴涌而出，遇冷形成陶瓷層，被氧化的整體陶瓷膜層有致密的內(nèi)層和疏松的外層構(gòu)成;激光處理階段，激光輻射能量至磨輪表面，激光輻射產(chǎn)生的高溫作用使局部氧化層熔化，形成熔池，熔池冷凝再結(jié)晶，在此過程中，微孔被熔融巖漿填充，膜層的致密性顯著提高，同時部分氧化物低溫相向高溫相轉(zhuǎn)變。激光在一定速度范圍內(nèi)掃描整個磨輪外表面，實(shí)現(xiàn)磨輪表面的強(qiáng)化。
[0040]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是步驟一中所述循環(huán)冷卻系統(tǒng)6內(nèi)有循環(huán)冷卻液，循環(huán)冷卻液的液面高度高于電解槽5內(nèi)工作溶液液面高度，循環(huán)冷卻液的液面高度與作溶液液面高度的高度差為h，且h多20mm。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0041]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二之一不同的是步驟一中所述攪拌栗I與磨輪內(nèi)孔2-1同軸布置。其它與【具體實(shí)施方式】一或二之一相同。
[0042]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同的是步驟一中所述磨輪2的材料為LY12鋁合金或LC4鋁合金。其它與【具體實(shí)施方式】一至三之一相同。
[0043]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至四之一不同的是步驟一中所述的工作溶液由氫氧化鉀、檸檬酸鐵、硅酸鈉和鎢酸鈉溶于去離子水制成，其中氫氧化鉀的濃度為lg/L?6g/L，檸檬酸鐵濃度為lg/L?10g/L，硅酸鈉的濃度為6g/L?20g/L，鎢酸鈉的濃度為lg/L?2g/L。其它與【具體實(shí)施方式】一至四之一相同。
[0044]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至五之一不同的是步驟一中所述預(yù)處理的磨輪2的過程如下:
[0045]—、利用高壓水噴槍對磨輪2表面及磨輪內(nèi)孔2-1噴洗Imin至2min，然后用熱吹風(fēng)機(jī)將磨輪磨輪2吹干；
[0046]二、將步驟一清洗后的磨輪2浸入無水乙醇中，超聲清洗5min至8min，然后用熱吹風(fēng)機(jī)將磨輪2吹干；
[0047]三、將步驟二清洗后的磨輪2浸入去離子水中，超聲清洗Imin至3min，然后用熱吹風(fēng)機(jī)將磨輪吹干。其它與【具體實(shí)施方式】一至五之一相同。
[0048]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至六之一不同的是步驟一中所述施加周期性正負(fù)交變直流脈沖，其中施加一個周期性正負(fù)交變直流脈沖，具體過程為:
[0049]在tl時刻，脈沖電源4輸出一個寬度為Tz、幅值為Vz的正向脈沖，在該正向脈沖的結(jié)束時刻，脈沖電源4輸出一個寬度為Tf、幅值為Vf的負(fù)向脈沖；
[0050]在t2時刻，脈沖電源4輸出一個寬度為Tz、幅值為Vz的正向脈沖，在該正向脈沖的結(jié)束時刻，脈沖電源4輸出一個寬度為Tf、幅值為Vf的負(fù)向脈沖；
[0051 ] 依此類推，
[0052]在ti時刻，脈沖電源4輸出一個寬度為Tz、幅值為Vz的正向脈沖，在該正向脈沖的結(jié)束時刻，脈沖電源4輸出一個寬度為Tf、幅值為Vf的負(fù)向脈沖；
[0053]其中￥2為480￥至620￥，￥€為-120￥至-30￥，且￥2>￥1^>衍-1+了2+了1了2彡了1丁2
和Tf均為0.002s至0.06s，i = l，2，3，4，......η，η為正整數(shù)，從11時刻開始到第η個脈沖的結(jié)束時刻為一個周期，一個周期為60min至80min。其它與【具體實(shí)施方式】一至六之一相同。
[0054]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至七之一不同的是步驟一中所述施加周期性正負(fù)交變直流脈沖，正向脈沖和負(fù)向脈沖的頻率均為10Hz?300Hz。其它與【具體實(shí)施方式】一至七之一相同。
[0055]【具體實(shí)施方式】九:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至八之一不同的是步驟一至步驟三中所述激光器的輸出功率為50W?300W。其它與【具體實(shí)施方式】一至八之一相同。
[0056]采用下述試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明的效果:
[0057]試驗(yàn)一:
[0058]結(jié)合圖1-圖3豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理如下:
[0059]—、利用高壓水噴槍對磨輪2表面及磨輪內(nèi)孔2-1噴洗2min，用熱吹風(fēng)機(jī)將磨輪2吹干，然后將磨輪2浸入無水乙醇中，在30KHz超聲清洗5min，熱吹風(fēng)機(jī)將磨輪2吹干，將磨輪2浸入去離子水中，在30KHz超聲清洗2min，用熱吹風(fēng)機(jī)將磨輪2吹干。配置工作液:去離子水3L，氫氧化鉀的濃度為1.5g/L，檸檬酸鐵6g/L，硅酸鈉的濃度為llg/L，鎢酸鈉的濃度為1.7g/Lo
[0060]同時電解槽5內(nèi)的攪拌栗I攪拌，循環(huán)冷卻系統(tǒng)6的循環(huán)栗7開啟，使工作溶液的溫度不高于40°C;
[0061]第一石墨棒3-1和第二石墨棒3-2作陰極連接脈沖電源4負(fù)極，磨輪2連接脈沖電源4正極，設(shè)置處理時間為70min，電源頻率為150Hz，占空比為46%，正向電流密度37A/dm2，負(fù)向電流密度為9A/dm2，制備的整體陶瓷氧化膜層厚度為80μπι，表面粗糙度不超過Ra2.3μπι。將磨輪2置于無水乙醇中，經(jīng)頻率為30ΚΗζ的超聲波清洗5min后，然后用熱吹風(fēng)機(jī)吹干。
[0062]二、設(shè)置激光器的激光功率為80W，激光焦距為15mm，將經(jīng)過步驟一處理的磨輪2固定在激光器工作臺上，調(diào)節(jié)激光器的激光頭，使激光束投射到磨輪內(nèi)孔2-1內(nèi)壁軸向的一端，沿周向進(jìn)行掃描，周向掃描速度為3mm/s，掃描完400° ;將激光光束沿軸向向磨輪內(nèi)孔2-1另一端移動一個光帶，保持相鄰激光帶的重疊率為35%，以周向掃描軌跡對磨輪內(nèi)孔2-1內(nèi)壁完成掃描；
[0063]三、在激光工作臺上對磨輪2重新定位、固定，調(diào)節(jié)激光器的激光頭，使激光束投射到圓柱2-4的上端面，同時控制激光束對圓柱2-4的上端面沿圓周方向進(jìn)行掃描，周向掃描速度為3mm/s，掃描完400° ;將激光光束沿徑向向圓心移動一個光帶，保持相鄰激光帶的重疊率為35%，以周向掃描軌跡對圓柱2-4的上端面掃描;掃描完成該端面后以同樣的掃描方式對底臺2-2的下端面掃描；
[0064]四、在激光工作臺上對磨輪2重新定位、固定，調(diào)節(jié)激光器的激光頭，使激光束投射到圓柱2-4外圓周表面軸向的一端，同時控制激光束對磨輪2的外圓周表面按螺旋軌跡進(jìn)行周向掃描，周向掃描速度為3mm/s，軸向進(jìn)給速度為2mm/s，掃描完400° ;回到掃描起始端，將激光光束沿周向移動一個光帶，保持相鄰激光帶的重疊率為35%，以這種掃描方式完成磨輪2外圓周表面的掃描，即完成豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理。
[0065]激光強(qiáng)化處理后的磨輪2表面比整體陶瓷氧化膜層具有較高的致密性和硬度，表現(xiàn)出更優(yōu)良的耐磨性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理方法，其特征在于處理方法如下: 一、在磨輪(2)表面制備氧化鋁陶瓷膜層，具體過程為:第一石墨棒(3-1)和第二石墨棒(3-2)作陰極，經(jīng)過預(yù)處理的磨輪(2)作陽極，第一石墨棒(3-1)、第二石墨棒(3-2)和磨輪(2)完全浸入電解槽(5)內(nèi)的工作溶液中，將第二石墨棒(3-2)置于磨輪內(nèi)孔(2-1)內(nèi)，第一石墨棒(3-1)置于磨輪內(nèi)孔(2-1)外，第一石墨棒(3-1)和第二石墨棒(3-2)均不與磨輪(2)接觸;開啟脈沖電源(4)在第一石墨棒(3-1)、第二石墨棒(3-2)與磨輪(2)之間施加周期性正負(fù)交變直流脈沖；同時電解槽(5)內(nèi)的攪拌栗(I)攪拌，循環(huán)冷卻系統(tǒng)(6)的循環(huán)栗(7)開啟，使工作溶液的溫度不高于40°C ; 步驟一中所述磨輪(2)由上至下依次設(shè)置圓柱(2-4)、錐臺(2-3)和底臺(2-2)，錐臺(2-3)大端與底臺(2-2)連接，錐臺(2-3)小端與圓柱(2-4)連接，錐臺(2-3)上設(shè)有螺紋片(2-5)，圓柱(2-4)、錐臺(2-3)、底臺(2-2)和螺紋片(2-5)制成一體； 二、將經(jīng)過步驟一處理的磨輪(2)固定在激光器工作臺上，調(diào)節(jié)激光器的激光頭，使激光束投射到磨輪內(nèi)孔(2-1)內(nèi)壁軸向的一端，沿周向進(jìn)行掃描，周向掃描速度為2mm/s?lOmm/s，掃描完400° ;將激光光束沿軸向向磨輪內(nèi)孔(2_1)另一端移動一個光帶，保持相鄰激光帶的重疊率為20 %?40 %，以周向掃描軌跡對磨輪內(nèi)孔(2-1)內(nèi)壁完成掃描； 三、在激光工作臺上對磨輪(2)重新定位、固定，調(diào)節(jié)激光器的激光頭，使激光束投射到圓柱(2-4)的上端面，同時控制激光束對圓柱(2-4)的上端面沿圓周方向進(jìn)行掃描，周向掃描速度為2mm/s?lOmm/s，掃描完400° ;將激光光束沿徑向向圓心移動一個光帶，保持相鄰激光帶的重疊率為20%?40%，以周向掃描軌跡對圓柱(2-4)的上端面掃描;掃描完成該端面后以同樣的掃描方式對底臺(2-2)的下端面掃描； 四、在激光工作臺上對磨輪(2)重新定位、固定，調(diào)節(jié)激光器的激光頭，使激光束投射到圓柱(2-4)外圓周表面軸向的一端，同時控制激光束對磨輪(2)的外圓周表面按螺旋軌跡進(jìn)行周向掃描，周向掃描速度為2mm/s?1mm/s，軸向進(jìn)給速度為2mm/s?5mm/s，掃描完400° ；回到掃描起始端，將激光光束沿周向移動一個光帶，保持相鄰激光帶的重疊率為20%?40%，以這種掃描方式完成磨輪(2)外圓周表面的掃描，即完成豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理方法，其特征在于步驟一中所述循環(huán)冷卻系統(tǒng)(6)內(nèi)有循環(huán)冷卻液，循環(huán)冷卻液的液面高度高于電解槽(5)內(nèi)工作溶液液面高度，循環(huán)冷卻液的液面高度與作溶液液面高度的高度差為h，且20mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理方法，其特征在于步驟一中所述攪拌栗(I)與磨輪內(nèi)孔(2-1)同軸布置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理方法，其特征在于步驟一中所述磨輪(2)的材料為LYl 2鋁合金或LC4鋁合金。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理方法，其特征在于步驟一中所述的工作溶液由氫氧化鉀、檸檬酸鐵、硅酸鈉和鎢酸鈉溶于去離子水制成，其中氫氧化鉀的濃度為lg/L?6g/L，檸檬酸鐵濃度為lg/L?10g/L，硅酸鈉的濃度為6g/L?20g/L，鎢酸鈉的濃度為lg/L?2g/L。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理方法，其特征在于步驟一中所述預(yù)處理的磨輪(2)的過程如下: 一、利用高壓水噴槍對磨輪(2)表面及磨輪內(nèi)孔(2-1)噴洗Imin至2min，然后用熱吹風(fēng)機(jī)將磨輪磨輪(2)吹干； 二、將步驟一清洗后的磨輪(2)浸入無水乙醇中，超聲清洗5min至Smin，然后用熱吹風(fēng)機(jī)將磨輪(2)吹干； 三、將步驟二清洗后的磨輪(2)浸入去離子水中，超聲清洗Imin至3min，然后用熱吹風(fēng)機(jī)將磨輪吹干。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理方法，其特征在于步驟一中所述施加周期性正負(fù)交變直流脈沖，其中施加一個周期性正負(fù)交變直流脈沖，具體過程為: 在11時刻，脈沖電源(4)輸出一個寬度為Tz、幅值為Vz的正向脈沖，在該正向脈沖的結(jié)束時刻，脈沖電源(4)輸出一個寬度為Tf、幅值為Vf的負(fù)向脈沖； 在t2時刻，脈沖電源(4)輸出一個寬度為Tz、幅值為Vz的正向脈沖，在該正向脈沖的結(jié)束時刻，脈沖電源(4)輸出一個寬度為Tf、幅值為Vf的負(fù)向脈沖； 依此類推， 在t i時刻，脈沖電源(4)輸出一個寬度為Tz、幅值為Vz的正向脈沖，在該正向脈沖的結(jié)束時刻，脈沖電源(4)輸出一個寬度為Tf、幅值為Vf的負(fù)向脈沖； 其中 Vz 為 480V 至 620V，Vf 為-120V 至-30V，且 Vz > Vf，t i > t1-1+Tz+Tf，Tz 多 Tf，Tz 和 Tf均為0.0028至0.068，1 = 1，2，3，4，......η，η為正整數(shù)，從11時刻開始到第η個脈沖的結(jié)束時刻為一個周期，一個周期為60min至80min。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理方法，其特征在于步驟一中所述施加周期性正負(fù)交變直流脈沖，正向脈沖和負(fù)向脈沖的頻率均為I OOHz?300Hz。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種豆?jié){機(jī)磨輪復(fù)合陶瓷化處理方法，其特征在于步驟一至步驟三中所述激光器的輸出功率為50W?300W。
【文檔編號】C25D11/06GK106086985SQ201610398327
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】狄士春, 李振偉
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)