一种顶锤应力处理装置及应力处理方法

技术领域

本发明涉及冶金处理技术领域，尤其涉及一种合金顶锤应力处理装置及应力处理方法。

背景技术

粉末冶金产品在生产加工过程中整体或局部都会产生应力，特别是烧结产生的热应力，由于Co（粘结剂钴）的热膨胀系数是WC （碳化钨）的两倍，所以从烧结温度冷却下来时，工件中存在很大的热应力，且两项热应力方向相反，WC相中的热应力是压应力，Co相中的热应力是拉应力，粘结相是硬质合金的主要破坏相，因此不消除Co相中的这些热应力，就会大大降低产品的使用寿命。

为了消除热应力，通常采用自然时效、低温退火方法或振动时效方法来消除应力。用自然时效耗费的时间非常长，效率极低。

低温退火方法需要消耗大量能源，热处理设备的费用也很高，效率也低，通常处理时间在48h以上。例如，现有的一种在中国专利文献上公开的“新型硬质合金顶锤时效处理炉”，其公开号为CN202626256U，在原有炉的基础上增加真空装置和排气装置，使炉膛内空气排除，将顶锤不暴露在空气中，从而避免与空气接触发生氧化，同时，排气装置中氮气的充入，保证了炉内温度的均匀性。但其缺点是，除去Co相中热应力的同时也会将顶锤磨加工产生的压应力也去除，顶锤磨加工产生的压应力是能够抵消一部分外力从而提高顶锤的使用寿命，一旦将表面的压应力也除去了，也会影响顶锤的使用寿命，这对顶锤的使用不利；同时耗费的时间也较长，一次处理时间从装炉到出炉往往需要3天。用振动时效方法虽然效率高，但是由于振动力传递的问题，无法控制产品与振动源达到近临界共振，因此消除应力的效果不佳，不同产品之间任旧会存在应力差异，单单采用振动时效的方式去应力，真实的效果会打折扣。

发明内容

为了克服现有消除顶锤热应力的方法消耗时间长、能耗大或者效果不佳的问题，本发明提供了一种能够快速高效消除顶锤热应力的装置和方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种顶锤应力处理装置，包括：

保温油箱，内置有电磁加热管对保温油箱内的油液进行加热；

定位横梁，固定在保温油箱底部，外周设置有若干个凹槽用于放置顶锤；

固定带，将放置在定位横梁处的顶锤外周围合固定在一起；

激振器；

加速度传感器，测试顶锤的最大峰值加速度；

重力油箱，用于为保温油箱装卸导热油。

通过固定带和定位横梁对顶锤进行固定，提高振动传递准确性；将低温退火和振动时效相互结合的方式可以很好的消除顶锤的热应力，而且相比于只有振动时效的处理方式可以更加彻底的去除掉顶锤Co相中的热应力，相比于长时间的低温退火又可以很好的保留顶锤磨加工产生的压应力。

作为优选，所述重力油箱包括升降台和放置在升降台上的储油箱，储油箱与保温油箱之间设置有油管，油管内设置有管道阀门。

通过重力作用对导热油进行输入和输出，控制简单。由于导热油具有相对高的温度，使得在使用普通泵抽吸时容易对泵产生高温破坏作用，高温油泵成本又较高，采用此种重力油箱能够在大大降低使用成本。

作为优选，所述激振器包括带有偏心块的偏心电机，通过偏心块的旋转产生激振力。

此种激振器通过调节偏心距改变激振力大小，振动范围大，调节速度快。激振器与振动台通过C型夹刚性固定。

一种应用上述顶锤应力处理装置的应力处理方法，包括以下步骤：

S1，将待处理顶锤固定到定位横梁和固定带之间；

S2，通过重力油箱将导热油输入到保温油箱中；

S3，启动电磁加热管对导热油进行加热直到保持在温度T0；

S4，启动激振器，将激振器的运行转速设定为亚共振点，在亚共振点上持续运行m分钟后关闭激振器；

S5，关闭电磁加热管，使得油温自然冷却。

通过短时间的振动时效以及短时间的导热油快速低温退火，能够快速有效的消除顶锤热应力的同时保留顶锤磨加工产生的压应力。

作为优选，所述S1中待处理顶锤的固定方法为将待处理顶锤的外圆一侧靠到定位横梁，用固定带套在顶锤外侧，使顶锤靠紧于定位横梁。

使用固定带将顶锤牢牢箍在定位横梁上，操作方便，结构稳固，此外，固定带选用弹簧钢材质，例如GH4169材质的钢带，两头通过螺母锁紧，在300℃的温度下不会失效，且弹性耐久性优异。

作为优选，所述S2中重力油箱的输油方法为，启动升降台，抬升储油箱，打开管道阀门，导热油通过输油管，在重力的作用下导热油会流到保温油箱，液位高度没过顶锤后关闭管道阀门。

重力油箱操作简便，只需要控制升降台升降即可，且升降台的升降只需要高档位和低档位两档，档位少，结构简单。

作为优选，所述S4还包括测共振点的步骤，具体为：试运行激振器，从加速度传感器中找到并记录该批顶锤的最大峰值加速度a。

通过试运行激振器的方式，结合速度传感器能够快速准确的检测该批次顶锤的最大峰值加速度a，从而能够对不同批次的顶锤使用不同频率的振动，使得振动时效去除热应力更加准确高效。

作为优选，还包括S6，将保温箱内的导热油流回到储油箱。

即降低升降台，通过重力作用使得导热油回流到储油箱内，此时导热油还具有100设置度左右的温度，此温度对于一般的泵温度较高，但对于储油箱来说是容易满足要求的。

作为优选，还包括S7，清理并取出顶锤，进行下一工序。

这一步为最后的步骤，即刮去顶锤表面的残余油渍，通过机械手吊装出顶锤，从而进行下一工序。

作为优选，所述T0在200±5℃范围内，所述亚共振点为最大峰值转速a的60-70%，m的范围为30-60。在此温度范围内进行振动时效能够进一步提高消除热应力的效率；亚共振点能够最稳定的消除热应力并避免破坏顶锤；振动30-60分钟即可完成振动时效消除大部分热应力，十分高效。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过短时间的振动时效以及短时间的导热油快速低温退火，能够快速有效的消除顶锤热应力的同时保留顶锤磨加工产生的压应力；通过固定带和定位横梁对顶锤进行固定，提高振动传递准确性。

附图说明

图1为本发明实施例一的整体立体示意图；

图2为本发明实施例一去除保温油箱部分壳体的立体示意图；

图3为本发明实施例一的定位横梁的立体示意图。

图中：振动台1、保温油箱2、电磁加热管21、激振器3、定位横梁4、顶锤5、固定带6、重力油箱7、升降台71、储油箱72、油管8。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。

实施例一，如图1-3所示，一种顶锤应力处理装置，包括：

振动台1；

保温油箱2，安装在振动台1的台面上，内置有电磁加热管21对保温油箱2内的油液进行加热；

激振器3，设置在振动台1的一端并固定在振动台1上，是一种有偏心质量的电机，通过偏心块的旋转产生激振力，可通过调节偏心距改变激振力大小，激振器3与振动台1通过C型夹刚性固定；

定位横梁4，固定在保温油箱2底部，外周设置有多个凹槽用于放置顶锤5；

固定带6，将放置在定位横梁4处的顶锤5外周围合固定在一起，选用弹簧钢材质，例如GH4169材质的钢带，两头通过螺母锁紧，在300℃的温度下不会失效，且弹性耐久性优异；

加速度传感器，测试顶锤5的最大峰值加速度；

重力油箱7，包括升降台71和放置在升降台71上的储油箱72，储油箱72与保温油箱2之间设置有油管8，油管8内设置有管道阀门；

参数控制台，用于对加热和升降等程序进行控制，如振动频率、温度、时间等参数。

一种应用上述装置进行顶锤5应力处理方法，包括以下步骤：

S11，将待处理顶锤5依次吊装到电热保温油箱2内，将顶锤5外圆一侧靠到定位横梁4;

S12，用固定带6套在顶锤5外侧，用锁紧螺丝将固定带6进行箍紧，使顶锤5靠紧于定位横梁4;

S2，启动升降台71，抬升储油箱72，打开管道阀门，导热油通过油管8，在重力的作用在导热油会自动流到保温油箱2，液位高度没过顶锤5后关闭管道阀门;

S3，启动电磁加热管21对油液进行加热，使得油温保持在200±5℃；

S41，启动激振器3，试运行，从加速度传感器中找到并记录该批顶锤5的最大峰值加速度a;

S42，将激振器3的运行转速设定为最大峰值转速a的60-70%，即亚共振点，在亚共振点上持续运行30-60分钟后关闭激振器3;

S5，关闭电磁加热管21，使得油温自然冷却至100℃以下;

S6，降低升降台71，打开管道阀门，使保温箱内的导热油流回到储油箱72;

S7，松开固定带6，刮去顶锤5表面的残余油渍，通过机械手吊装出顶锤5，进行下一工序。

其中，保温箱内的加热温度控制范围为180-300℃，当油温保持在200±5℃时，对消除顶锤5磨削产生的表面应力微乎其微，但是低温退火结合振动时效后可以很好的消除顶锤5的热应力。

此外，导热油选用350℃的含有氧化抑制剂的高温导热油；固定带6选用弹簧钢材质，例如GH4169材质的钢带，钢带穿过螺母后锁紧，在300℃的温度下不会失效，且弹性耐久性优异；储油箱72安装在升降台71上，通过升降台71来控制电热保温油箱2内油位的高低，升降台71采用液压控制，通过液压来抬升和下降储油箱72。

通过短时间低温退火和振动时效相互结合的方式可以很好的消除顶锤5的热应力，而且相比于只有振动时效的处理方式可以更加彻底的去除掉顶锤5Co（粘结剂钴）相中的热应力，相比于长时间的低温退火又可以很好的保留顶锤5磨加工产生的压应力。