[发明专利]一种提高金属构件连接孔强度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料加工领域,特别提供了一种提高金属构件连接孔强度的方法。

背景技术

一些金属构件在工作时，其某些局部部位要进行开孔（螺孔与光孔）以实现与其它构件的连接，这一区域长期受到反复的拉压、扭转等作用，极易出现脱扣、撕裂等方式的损坏，整个构件也就失效，甚至出现事故。若将这些关键工作部位进行强化以改善其性能，提高连接可靠性，则可以增加整个构件的寿命，减少事故的发生。锻造、轧制、挤压等塑性变形工艺可以大幅提高构件的性能，但会改变零件的形状，对于已成型的复杂构件无能为力。因此，实现对已成型的复杂构件进行局部强化具有重要的现实意义和广泛的应用前景。

发明内容                                       

本发明的目的在于提供一种提高金属构件连接孔强度的方法，以解决金属构件极易出现脱扣、撕裂等方式的损坏问题，从而大幅度提高构件的寿命，减少事故的发生。

本发明提供了一种提高金属构件连接孔强度的方法，其主要是在金属构件上需要开孔（螺孔或是光孔）的区域进行搅拌摩擦加工，通过剧烈的材料塑性变形，使该区域组织细化、致密化、均匀化，形成致密的锻造组织，其力学性能得以大幅改善，提高其连接强度与可造性，从而延长整个构件的服役寿命，其特征在于：具体的步骤如下，

——准备：将金属构件固定在工作平台上；

——搅拌摩擦加工：对金属构件上需要开孔的区域进行搅拌摩擦加工，其中摩擦加工的工艺参数为，加工区的深度为0-100mm、加工工具转速200-4000转/分钟、行进速度20-1000毫米/分钟。

其中，所述搅拌摩擦加工为单道次或多道次搭接加工，当为多道次搭接加工时，搭接率为30-100%，其中，多道次搭接加工前后相邻道次之间具有一定的重复部分，该重复部分面积占单独道次面积的比率称为搭接率。

为了提高冷却速度和增加金属构件的强化效果，可以将金属构件放入压缩空气气流、水或过冷液中，温度为?80 ^oC～0 ^oC的条件下进行搅拌摩擦加工；比如一边加工，一边对加工区吹压缩空气或先将工装安装在水槽中，放满水没过工件，然后开始加工。

本发明提供的提高金属构件连接孔强度的方法适用于金属构件的材质为铝合金、镁合金、铜合金、锌合金、钛合金、铁合金。

搅拌摩擦加工是在搅拌摩擦焊基本原理基础上发展起来的一种新的金属材料塑性加工技术。在搅拌工具的剧烈机械作用下，加工区材料升温、软化并发生强塑性变化，原始粗大组织破碎，脆性第二相破碎或溶解并均匀分布，孔隙在搅拌针的搅动和轴肩的碾压作用下弥合，使原始组织转变成为致密的锻压组织。与其它塑性加工技术相比，搅拌摩擦加工工序简单，一步加工即可实现材料微观结构的细化、致密化、均匀化。这种强化是通过调整加工区的微观组织实现的，无需外来添加物，其过程类似于机械加工，易于实现机械化、自动化，且无有害物质产生，绿色环保。

搅拌摩擦加工的单道次加工区可以小至几个平方毫米，对于大面积可通过多道次搭接实现，加工方式灵活，可根据被加工件的复杂程度进行工艺调整。其加工深度可深达几十毫米，从而实现“立体化”强化处理。

本发明提供的提高金属构件连接孔强度的方法，具有加工工艺流程短、成本低、易于操作，绿色环保，可以解决工业界的连接难题的优点。

附图说明

图1为复杂形状铝合金铸件的正面视图；

图2为复杂形状铝合金铸件的底面视图；

图3为安装完引出板的复杂形状铝合金铸件的俯视图；

图4为FSP后复杂形状铝合金铸件的俯视图；

图5为打磨处理后的复杂形状铝合金铸件的俯视图；

图6为引出部位的测试图。

具体实施方式

实施例1