一种用于材料表面冲击改性的冲头制造技术

一种用于材料表面冲击改性的冲头，涉及一种表面改性设备及工具。冲头包括夹持端和冲击端，夹持端采用标准的圆柄两坑两槽式或四坑式，与冲击发生设备的夹紧装置配套，便于冲头的安装夹紧；冲击端端部为弧面长条状，利用弧顶面对材料表面进行冲击改性。冲头对材料表面的冲击及摩擦剪切作用，使材料表面晶粒发生细化，表面硬度得到提高；对焊接接头进行表面冲击改性处理，还可以使焊接接头的组织和性能得到均一化，残余拉应力转变为残余拉应力，提高其抗疲劳断裂的性能，进而提高焊接接头的疲劳寿命。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种表面改性装置，特别是涉及一种用于材料表面冲击改性的冲 头。 一种用于材料表面冲击改性的冲头
技术介绍
很多金属机械零部件的失效破坏常常源于金属材料表面，如材料表面的磨损、腐 蚀，或表面疲劳裂纹的产生，特别是对于一些焊接结构产品，由于焊接技术本身所固有的集 中加热和快速冷却过程，以及需要添加焊接材料的特点，造成焊接接头与母材相比组织及 性能的不均匀性，这种不均匀使焊接接头成为结构服役环境下的薄弱环节。另外，焊接接头 往往存在着焊接残余拉应力和应力集中，降低了焊接接头的疲劳强度，使其成为疲劳断裂 的源头。提高焊接接头材料的表面性能，消除焊接残余拉应力，对于延长产品结构的使用寿 命具有重要意义。 对材料进行表面改性处理，可以使焊接接头表面材料的组织结构发生变化，细化 晶粒，提高焊接接头的表面硬度，改变残余应力状态，消除应力集中，使残余拉应力转变为 残余压应力，进而提高焊接接头处的抗疲劳断裂性能。在不改变材料表面成分的条件下，常 用的材料表面改性方法有表面热处理、高能喷丸、机械研磨、激光喷丸等，其中高能喷丸、机 械研磨、激光喷丸的基本原理都是利用微细颗粒（或激光冲击波）对材料表面进行反复冲 击，通过使表面层金属发生反复塑性变形而产生晶粒细化，从而提高材料表面性能。但是， 这些传统的表面改性方法需要专用设备，设备结构复杂，成本较高，应用范围受到限制。 本技术设计一种用于材料表面改性的冲头，安装在通用冲击钻、电锤或其他 冲击设备上，便能够对材料表面进行改性处理。
技术实现思路
本技术提供一种用于材料表面冲击改性的冲头，安装于冲击发生装置，用于 对材料表面进行改性处理。 本技术的冲头，包括与冲击发生设备夹紧装置相连的夹持端和与材料表面冲 击、接触的冲击端，其特征在于：冲头的夹持端为标准的圆柄两坑两槽式或四坑式，冲击端 与工件接触的部分为弧面长条状。夹持端与冲击端采用同种材料整体制造，或者采用同种 或异种材料分别制造后再组装为一体。组装方法采用焊接或机械连接方法。 本技术的冲头安装在冲击发生设备上，利用冲头冲击端长条弧面顶部对材料 表面的冲击作用及对材料表面的摩擦剪切作用，对材料表面进行改性处理，提高材料表面 性能。 相对于锥台平面冲头，端部采用弧面长条的有益作用，一是减小了与工件表面的 接触面积，对材料的冲击应力更大，有利于提高冲击效率；二是增加了冲头对工件材料表面 的摩擦剪切作用，有利于改善表面晶粒形状和方向。冲击和剪切的综合作用更有利于在表 层获得细小的等轴晶，改善表面性能。 另外，对焊接接头材料表面的冲击及摩擦剪切作用，能够消除应力集中和焊接残 余拉应力，并在表面层获得压应力，提高接头抗疲劳性能。 【附图说明】 图1为本技术实施例1的冲头结构示意图，1为夹持端，2为冲击端。 图2为图1的俯视图。 图3为图1所不A-A剖视图。 图4为本技术实施例2的冲头结构示意图，1为夹持端，2为冲击端。 图5为图4的俯视图。 图6为图4所示A-A剖视图。 图7为图4所示B向视图。 【具体实施方式】 实施例1 冲头结构形状如图1及图2所示，包括夹持端和冲击端，冲头为采用同种材料整体 制造的一体式，夹持端采用标准的圆柄两坑两槽式（剖面形状如3所示），冲击端通过将圆 柱端部对称削扁制造，端部形成长条并加工为弧面，长条长度等于冲头圆柄直径。 使用方法：将冲头夹持端1安装在适用圆柄两坑两槽式冲头的冲击发生设备（如 冲击钻或电锤或或专门设计的冲击设备）的夹紧装置上，使冲头轴线与工件表面垂直，冲 击端2端部长条弧顶与工件材料表面接触，并施加一定的压力，启动冲击设备后，冲头旋转 并产生冲击作用，冲击端2端部长条弧顶不断冲击工件材料表面，并与工件材料表面间产 生摩擦，使得工件材料表面层发生反复塑性变形。移动冲击设备或工件，完成对所需范围的 工件表面的冲击改性。 实施例2 冲头结构形状如图4、图5及图7所示，包括夹持端和冲击端，夹持端采用标准的圆 柄四坑式（剖面形状如6所示），冲击端是截面为三角形的长条（三棱柱），其中一条棱边 加工成弧面，长条长度小于冲头圆柄直径。夹持端与冲击端分别制造，然后通过焊接方法连 接为一体，。 使用方法：将冲头夹持端1安装在适用圆柄四坑式冲头的冲击发生设备（如冲击 钻或电锤或或专门设计的冲击设备）的夹紧装置上，使冲头轴线与工件表面垂直，冲击端2 端部弧顶与工件材料表面接触，并施加一定的压力，启动冲击设备后，冲头旋转并产生冲击 作用，冲击端2端部长条弧顶不断冲击工件材料表面，并与工件材料表面间产生摩擦，使得 工件材料表面层发生反复塑性变形。移动冲击设备或工件，完成对所需范围的工件表面的 冲击改性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于材料表面冲击改性的冲头，包括与冲击发生设备夹紧装置相连的夹持端和与材料表面冲击、接触的冲击端，其特征在于：冲头的夹持端为标准的圆柄两坑两槽式或四坑式，冲击端与工件接触的部分为弧面长条状。

【技术特征摘要】
1. 一种用于材料表面冲击改性的冲头，包括与冲击发生设备夹紧装置相连的夹持端和 与材料表面冲击、接触的冲击端，其特征在于：冲头的夹持端为标准的圆柄两坑两槽式或四 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵琨，滕诚信，左松，兰绪文，朱海洋，张元彬，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：新型
国别省市：山东;37