通过滚压实现粉末冶金烧结材料表面致密化的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种粉末冶金烧结材料表面致密化的装置及方法， 特别涉及一种通过滚压实现粉末冶金烧结材料表面致密化的装置及 方法。

背景技术

传统粉末冶金零件的生产过程是粉末压制后烧结。但是传统烧 结的粉末冶金零件密度普遍不高于7.2g/cm³，表面层含有大量的孔 隙，影响零件的使用性能。随着粉末冶金技术的发展，提出很多提 高粉末冶金材料密度的方法，如粉末锻造、高速压制、温压技术等， 但是这些技术生产设备昂贵，生产成本高，限制了粉末冶金零件的 应用。

发明内容

本发明的目的是：提供一种结构简单、制造加工成本低且操作 简便的通过滚压实现粉末冶金烧结材料表面致密化的装置及使用该 装置的滚压方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种通过滚压实现粉末 冶金烧结材料表面致密化的装置，包括工作平台、动力组件、转动 夹盘、从动夹盘以及滚压组件，所述工作平台上设置有导轨，转动 夹盘和从动夹盘设置在所述工作平台上，动力组件与转动夹盘连接， 滚压组件设置于转动夹盘和从动夹盘之间，所述滚压组件包括连接 在导轨上的滑板以及设置在所述滑板上的滚压机构。

优选的，所述滚压组件具有径向进给杆，径向进给杆轴向设有 两旋向相反的螺纹，所述滚压机构为两个且相对设置，两滚压机构 分别连接于两螺向相反的螺纹上，径向进给杆与动力组件连接。

优选的，所述滚压组件具有轴向进给杆，轴向进给杆设有螺纹， 所述滑板连接在轴向进给杆上，动力组件与轴向进给杆连接。

优选的，所述导轨上设置有尾座，尾座上具有锁定件，所述从 动夹盘设置于尾座上与转动夹盘相对设置。

优选的，所述从动夹盘包括外筒以及钻夹头，所述外筒内设置 有轴承，钻夹头与轴承相连接，外筒安装在尾座上。

优选的，所述动力组件包括主电机以及与所述主电机连接的变 速箱，变速箱与所述转动夹盘连接。

优选的，所述转动夹盘为三爪卡盘。

优选的，所述滚压机构包括滚压头、压头连接杆、内套筒、前 套筒、压力传感器以及后端盖，滚压头连接在压头连接杆上，压头 连接杆锁紧于内套筒中，前套筒套接在内套筒外，压力传感器连接 在压头连接杆后并与后端盖连接。

优选的，所述滚压机构还包括后套筒、第一活塞、第二活塞、 第三活塞以及刚性连接管，后套筒与前套筒固定连接，后端盖固定 连接于后套筒的后端，第一活塞设置于前套筒中并且一侧与内套筒 和/或压头连接杆固定连接，第二活塞和第三活塞设置于后套筒中， 第一活塞另一侧与第二活塞连接，第二活塞通过刚性连接管与第三 活塞连接，所述压力传感器与第三活塞相接触。

一种实现粉末冶金烧结材料表面致密化的方法，使用上述的通 过滚压实现粉末冶金烧结材料表面致密化的装置进行滚压，两滚压 机构相对的在粉末冶金烧结材料表面进行滚压。

本发明具有如下的优点及效果：

1、本发明一种通过滚压实现粉末冶金烧结材料表面致密化的装 置对滚压材料的两端进行装夹，有效减少滚压加工过程中滚压材料 的震动和避免受力弯曲的现象，能够对粉末冶金材料表面产生很好 的致密化效果，且材料性能得到明显提高，滚压组件能够横向移动， 可用于长轴的滚压加工，且结构简单、操作简便、加工成本低。

2、相对于其他提高粉末冶金密度方法，本发明的滚压加工可以 提高粉末冶金烧结材料表面的密度，形成表面致密层，甚至可以全 致密，产生强化效果，并且还能使材料表面粗糙度降低，产生光整 效果。自零件表面向心部形成一定的密度梯度,提高粉末冶金零件的 力学性能，延长零件的使用寿命，拓展了粉末冶金零件的应用范围。 滚压加工成本低，设备简单，使得粉末冶金表面致密化技术成为粉 末冶金发展的一个很有应用价值的方向。

3、由于本发明的滚压机构上设有压力传感器能够实时检测滚压 加工时力的变化情况，滚压机构是固定设置的没有通过弹簧、悬挂 物或液压传递滚压力，因此能够精确测得滚压开始时施加的滚压力 的大小和精确测得滚压后剩余施加力的大小，滚压力是影响滚压效 果的一个重要的参数，精确测量出滚压力大小有助于滚压加工时能 简单、方便和精确的控制进给量，滚压头具有高的刚性，因此滚压 出的工件表面粗糙度低且不会产生变形，滚压机构还具有结构简单、 操作简便、制造成本低的优点。

4、本发明一种滚压方法两滚压机构相对的在粉末冶金烧结材料 表面进行滚压，滚压时对材料的作用力可以相互抵消，避免材料产 生弯曲或滚压不到的现象。

附图说明

图1是本发明的滚压机构的剖视图。

图2是本发明的滚压机构的结构示意图。

图3是本发明的滚压机构安装上固定板和加强板的立体图。

图4是本发明的内套筒安装于前套筒中的剖面图。

图5是本发明的滚珠式滚压头的示意图。

图6是本发明一种通过滚压实现粉末冶金烧结材料表面致密化 的装置的俯视图。

图7是本发明一种通过滚压实现粉末冶金烧结材料表面致密化 的装置的前视图。

图8是本发明的滚压组件的结构示意图。

图9是本发明的从动夹盘的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发 明的实施方式不限于此。

实施例一：

如图1-9所示，一种通过滚压实现粉末冶金烧结材料表面致密化 的装置，包括工作平台31、动力组件、转动夹盘32、从动夹盘33以 及滚压组件，所述工作平台31上设置有导轨35，转动夹盘32和从动 夹盘33设置在所述工作平台31上，动力组件与转动夹盘32连接，滚 压组件设置于转动夹盘32和从动夹盘33之间，所述滚压组件包括连 接在导轨35上的滑板36以及设置在所述滑板36上的滚压机构34。所 述导轨35上设置有尾座37，尾座37上具有锁定件，所述从动夹盘33 设置于尾座37上与转动夹盘32相对设置，所述从动夹盘33包括外筒 44以及钻夹头43，所述外筒44内前后设置有轴承45，钻夹头43与轴 承45相连接，外筒44安装在尾座37上。所述转动夹盘32为三爪卡盘。 对滚压材料的两端进行装夹，有效减少滚压加工过程中滚压材料的 震动和避免受力弯曲的现象，从而保证滚压到位。

所述动力组件包括主电机38、与所述主电机38连接的变速箱39、 轴向进给电机40以及施力把手41，变速箱39与所述转动夹盘32连接。 所述滚压组件具有与所述施力把手41连接的径向进给杆42，径向进 给杆42轴向前后分别设有两旋向相反的螺纹，所述滚压机构34为两 个且相对设置，两滚压机构34分别连接于两螺向相反的螺纹上。所 述滚压组件具有与所述轴向进给电机40连接的轴向进给杆46，轴向 进给杆46设有螺纹，所述滑板36连接在轴向进给杆46上。

实施例二：

如图1-5所示，所述滚压机构34包括滚压头1、压头连接杆2、内 套筒3、前套筒4、压力传感器5、后套筒6、第一活塞7、第二活塞8、 第三活塞9、刚性连接管10以及后端盖11，滚压头1连接在压头连接 杆2上，压头连接杆2锁紧于内套筒3中，前套筒4套接在内套筒3外， 压力传感器5连接在压头连接杆2的后方，后套筒6与前套筒4固定连 接，后端盖11固定连接于后套筒6的后端，第一活塞7设置于前套筒4 中并且一侧与内套筒3和/或压头连接杆2固定连接，第二活塞8和第 三活塞9设置于后套筒6中，第一活塞7另一侧与第二活塞8连接，第 二活塞8通过刚性连接管10与第三活塞9连接，所述压力传感器5连接 在后端盖11上并且与第三活塞9相接触。

所述第二活塞8和第三活塞9之间具有一定的间距可以连接弹 簧，可以按需要切换为弹性滚压，连接弹簧后刚性连接管10可以拆 除。

所述前套筒4上设有槽，内套筒3内部为方孔，外形为圆柱形且 对应前套筒4的槽设有限制内套筒3在前套筒4中旋转的导柱。

所述滚压头1为滚珠式滚压头，压头连接杆2前端面上挖有半球 形的滚压头安装槽，滚压头安装槽上连接有滚压头防脱帽21，滚压 头安装槽中放置有滚动滚珠22和所述滚珠式滚压头，滚珠式滚压头 部分凸出于滚压头防脱帽21外且滚珠式滚压头与滚压头防脱帽21间 设有防脱滚珠23，防脱滚珠23与滚珠式滚压头相接触。

所述滚压头1还可以为滚柱式滚压头，压头连接杆2前端连接有 滚轴12，滚柱式滚压头1通过所述滚轴12连接在压头连接杆2的前端。

还包括固定连接在滚压机构34上的用于固定滚压机构34的两固 定板13、八个锁紧螺栓14和外套筒15，两固定板两侧分别连接有两 加强板16。压头连接杆2通过所述锁紧螺栓14锁紧于内套筒3中，每 四个锁紧螺栓14为一组，每组绕内套筒3周向设置每个锁紧螺栓14间 相隔90°，以保证将压头连接杆2锁紧，两组锁紧螺栓14前后设置， 在前的锁紧螺栓14凸出于内套筒3，在后的锁紧螺栓14镶嵌入内套筒 3中，这样在前的锁紧螺栓14起到限定行程的作用，在后的锁紧螺栓 14可以避免阻碍内套筒3的滑动。所述外套筒15套接于后套筒6和前 套筒4上将后套筒6和前套筒4固定于一起。所述第一活塞7间隙配合 于前套筒4中，所述第二活塞8和第三活塞9间隙配合于后套筒6中。 所述后端盖11与后套筒6间设有用于供压力传感器5的数据线伸出的 线槽18。

本发明的工作过程及工作原理：滚压过程中，滚压力依次从滚 压头、压头连接杆、第一活塞、第二活塞、刚性连接管以及第三活 塞传递到压力传感器，压力传感器后端连接有后端盖，没有通过弹 簧、悬挂物或液压传递滚压力，因此能够精确测得滚压开始时施加 的滚压力的大小和精确测得滚压后剩余施加力的大小，而滚压力是 影响滚压效果的一个重要的参数，精确测量出滚压力大小有助于滚 压加工时能简单、方便和精确控制进给量，滚压头具有高的刚性， 因此滚压出的工件表面粗糙度低且不会产生变形，且还具有结构简 单、操作简便、制造成本低的优点。

实施例三：

一种实现粉末冶金烧结材料表面致密化的方法，使用上所述的 通过滚压实现粉末冶金烧结材料表面致密化的装置进行滚压，两滚 压机构相对的在粉末冶金烧结材料表面进行滚压。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并 不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原 理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方 式，都包含在本发明的保护范围之内。