專(zhuān)利名稱(chēng)：表面處理方法、設(shè)備、及表面經(jīng)處理的錄象機(jī)磁鼓、汽缸、活塞、軋輥或電子照相光敏鼓的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于形成堅(jiān)硬、光滑且耐用的材料表面的表面處理方法，表面處理設(shè)備，其表面經(jīng)表面處理方法或表面處理設(shè)備處理過(guò)的磁帶錄象機(jī)(以下稱(chēng)為VTR)磁鼓、汽缸、活塞、軋輥或者電子照相光敏鼓。
通常，在各種材料上采用給該材料賦予所需特性的物質(zhì)來(lái)形成表層，以使材料的硬度、光滑度、耐磨性、或其它特性得以改善。例如，當(dāng)在材料上形成具有硬度和光滑度的玻璃表層時(shí)，該材料的硬度和光滑度得以提高。
在所提出的形成玻璃表層的一種方法中，在金屬表面熱噴涂玻璃粉末。
但是，在這種玻璃表層中存在下列問(wèn)題。該表層形成在性質(zhì)不同于玻璃的金屬材料上。即使對(duì)金屬材料表面進(jìn)行噴丸清理或拋光，玻璃對(duì)金屬的附著性也不足。由于長(zhǎng)時(shí)間使用中的摩擦，表層與金屬材料之間的界面出現(xiàn)剝落或者表層自身從材料剝落。
由于因熱噴涂而在表層上引起不平整，由此使得表層光滑度不足。
在VTR中，磁帶總是在旋轉(zhuǎn)或固定磁鼓的外周緣表面上滑動(dòng)。因此，要求磁鼓具有足夠的硬度和耐磨性來(lái)承受磁帶的滑動(dòng)，而且還要求表面光滑，以保護(hù)磁帶免于滑動(dòng)摩擦。通常，磁鼓由鋁合金制成，而且通過(guò)切削和研磨對(duì)磁鼓外周緣表面進(jìn)行鏡面拋光。但是，外周緣表面硬度、光滑度和耐磨性仍舊不夠。用于空氣壓縮機(jī)、空調(diào)器致冷氣體壓縮機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸和活塞在其內(nèi)和外周緣表面上也要承受摩擦，也要求具有硬度和耐磨性來(lái)承受這種摩擦。還需要有足夠的光滑度，以便減少因摩擦而消耗的能量。而且，電子照相光敏鼓也要承受電刷和打印紙?jiān)谄渫庵芫壉砻嫔匣瑒?dòng)產(chǎn)生的摩擦，因而要求具有硬度和耐磨性來(lái)耐受此摩擦。對(duì)光敏鼓來(lái)說(shuō)還要有足夠的光滑度，以此避免打印紙和電刷與鼓產(chǎn)生摩擦。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有足夠的材料附著性和表面光滑度的玻璃表層，以提高材料的硬度、光滑度和耐磨性。
為實(shí)現(xiàn)該目的和其它目的，本發(fā)明提供了一種表面處理方法，其中，對(duì)工件表面加熱并使其熔化，將水玻璃加到所述表面上并立即使表面塑性變形。
在根據(jù)本發(fā)明的另一種方法中，首先將水玻璃加到工件表面上，對(duì)該表面加熱使其熔化，并立即使該表面塑性變形。
在根據(jù)本發(fā)明的又一種方法中，對(duì)工件表面加熱使其熔化，同時(shí)將水玻璃加到該表面上，并立即使該表面塑性變形。
可以采用混合有金屬粉末、陶瓷粉末或二氧化硅粉末的水玻璃來(lái)代替水玻璃。作為金屬粉末，可使用鈦粉末，作為陶瓷粉末，可使用礬土粉末。
在本發(fā)明中，通過(guò)滾軋或輥光來(lái)使工件表面塑性變形。
如上所述，在工件表面受熱熔化并在其上施加了水玻璃或者混合有上述粉末的水玻璃之后、或者在表面上施加了水玻璃或混合有粉末的水玻璃且表面受熱熔化之后，或者在表面受熱熔化并同時(shí)在其上施加水玻璃或混合有粉末的水玻璃之后，立即進(jìn)行塑性變形。
進(jìn)行塑性變形過(guò)程中，施加壓力，以使水玻璃或混合有粉末的水玻璃在與工件的熔化或半熔化表面的交界面處混合或纏結(jié)。在工件與水玻璃或混合有粉末的水玻璃之間形成顯著地穩(wěn)固的附著結(jié)構(gòu)。
塑性變形使水玻璃或混合有粉末的水玻璃的表面光滑。同時(shí)，熔化或半熔化的表面部分的熱量使水玻璃變?yōu)橥ǔ５挠膊Ａ?。通過(guò)冷卻，玻璃層形成在工件表面上。因此，工件表面的硬度、光滑度和耐用性獲得了改善。
通過(guò)采用添加有金屬粉末、陶瓷粉末或二氧化硅粉末的水玻璃，可以提高玻璃表層的硬度、耐磨性、光滑度或其它品質(zhì)。作為金屬粉末，可使用鈦粉末或其它粉，作為陶瓷粉末，可使用礬土粉末，碳化鈦粉、一氮化鈦粉或其它粉，并可使用二氧化硅粉末。為了使表層品質(zhì)更好及改善光滑度，最好采用顆粒尺寸為50～300埃的超微顆粒作為粉末。在混合有粉末的水玻璃中，最好混合8～10wt％的鈦或其它金屬粉末，或者最好混合15～30wt％的礬土、碳化鈦、一氮化鈦或其它陶瓷粉末，或者最好混合15～20wt％的二氧化硅或硅酸鹽二氧化物粉末。具體地說(shuō)，鈦粉末有助于提高硬度、光滑度、耐磨性、耐熱性和防銹性，礬土粉末有助于提高硬度和耐磨性，碳化鈦、一氮化鈦有助于提高硬度，二氧化硅有助于提高表層的耐熱性。
通過(guò)滾軋或輥光來(lái)實(shí)現(xiàn)塑性變形。在輥光時(shí)，由拋光輥或心軸對(duì)工件加壓。
本發(fā)明還提供了一種表面處理設(shè)備，配置有一加熱器，用于對(duì)工件的表面部分加熱；相鄰加熱器設(shè)置的加料器，用于在加熱部分上加混合有粉末的水玻璃；相鄰加料器設(shè)置的塑性變形處理器，用于使由加料器在其上加有混合有粉末的水玻璃的部分產(chǎn)生塑性變形。
根據(jù)本發(fā)明，加熱器與加料器組合成離子體放電電極，具有用于把水玻璃引向其端頭的供料通道的等離子體放電電極。等離子體放電在選自N2、H2、Ar和He的氣體或混合氣體中進(jìn)行。
本發(fā)明還提供了一種VTR磁鼓、一種活塞、一種軋輥或者電子照相光敏鼓，它們的外圍表面經(jīng)上述表面處理方法處理過(guò)。而且，本發(fā)明還提供了一種其內(nèi)周緣表面按所述表面處理方法處理過(guò)的汽缸。
在表面處理設(shè)備中，作為塑性變形處理器，可以采用軋輥、拋光輥或心軸。作為加熱器，可以采用等離子體放電器，離子電鍍裝置、激光輻射器、電子束輻射器等。由于水玻璃或混合有粉末的水玻璃是液體，因此采用噴嘴、軋輥、噴涂器、刮片或其它適合施加液態(tài)物質(zhì)的加料器。具體地說(shuō)，當(dāng)采用輥?zhàn)幼鳛樗苄宰冃翁幚砥鲿r(shí)，同一輥?zhàn)右部捎糜谑┘铀ＡЩ蚧旌嫌蟹勰┑乃Ａ?。采用輥?zhàn)涌筛呔鹊貟伖夤ぜ砻?。使用軋輥尤其可?qiáng)化金屬材料。
對(duì)于加熱器，當(dāng)采用等離子體放電器或者離子電鍍裝置時(shí)，只需簡(jiǎn)單地把安裝于加熱器上的電極指向?qū)щ姽ぜ?，即可使工件的所需部分加熱或熔化。?dāng)采用激光輻射器或者電子束輻射器時(shí)，只需簡(jiǎn)單地把激光或電子束引向任一工件而無(wú)需考慮其導(dǎo)電率，即可使工件的所需部分加熱或熔化。
加熱器也可與加料器組合。具體地說(shuō)，當(dāng)加熱器和加料器組合成一設(shè)置有用于把水玻璃或混合有粉末的水玻璃引向其端頭的供給通道的等離子體放電電極時(shí)，則無(wú)需另一單獨(dú)的噴嘴，從而使得用于精密處理的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化并尺寸減小。
即使VTR磁帶在按上述表面處理方法處理過(guò)的VTR磁鼓的外圍表面上滑動(dòng)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用，玻璃表層也不會(huì)從VTR磁鼓上剝落。磁帶的表面硬度和耐磨性可以長(zhǎng)時(shí)間保持，從而具有高耐用性。這種高耐用磁鼓可以在良好條件下長(zhǎng)時(shí)間使用。此外，由于VTR磁鼓具有足夠的表面光滑度，所以也可以減少對(duì)VTR磁帶的磨損。
其內(nèi)周緣表面按上述表面處理方法處理過(guò)的汽缸，以及其外周緣表面按上述表面處理方法處理過(guò)的活塞或者電子照相光敏鼓能承受另一部件在其周緣表面上的滑動(dòng)。該玻璃表層被防止從汽缸、活塞、軋輥或光敏鼓的表面剝落，從而保持表面硬度和耐磨性并提供高耐用性。這種高耐用性汽缸、活塞、軋輥和光敏鼓可在良好條件下長(zhǎng)時(shí)間使用。它們還具有足夠的表面光滑度，從而可使在其上滑動(dòng)的部件免受磨損。這種汽缸和活塞可用于空氣壓縮機(jī)、空調(diào)器致冷氣體壓縮機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)等。
下將通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合


本發(fā)明。
圖1是表示體現(xiàn)本發(fā)明VTR旋轉(zhuǎn)磁鼓表面處理方法的示意圖；圖2A、2B是表示在VTR旋轉(zhuǎn)磁鼓的外周表面上形成的一玻璃層的剖面圖；圖3是本發(fā)明表面處理設(shè)備的剖面圖；圖4是表面處理設(shè)備的平面圖；圖5是表面處理設(shè)備主要部件的放大剖面圖；圖6是表示電極噴嘴或表面處理設(shè)備的周邊的前視圖7是表示表面處理設(shè)備軋輥的周邊的局部視圖；圖8是其上裝有圖3所示表面處理設(shè)備的數(shù)控切削機(jī)床或加工中心的示意圖；圖9是由表面處理設(shè)備執(zhí)行的處理的主要部分的放大剖面圖；圖10是本發(fā)明激光輻射器和水玻璃加料器的端視圖；圖11是激光輻射器和水玻璃加料器端頭的左視圖；圖12A是本發(fā)明的改型表面處理設(shè)備頭部的示意圖；圖12B是表示用具有出料噴嘴功能的電極進(jìn)行加熱并由心軸進(jìn)行塑性變形的示意圖。
第一實(shí)施例如圖1所示，由鋁或鋁合金制成的VTR旋轉(zhuǎn)磁鼓2具有一圓柱形周緣4。為了進(jìn)行表面處理，VTR旋轉(zhuǎn)磁鼓2通過(guò)將未示出的旋轉(zhuǎn)裝置的中心軸裝接于其軸孔6中而由旋轉(zhuǎn)裝置穩(wěn)定地支承，從而磁鼓2可以旋轉(zhuǎn)且其旋轉(zhuǎn)軸保持穩(wěn)定。
在磁鼓2周緣表面4a的上部以預(yù)定的間隔按順序設(shè)置有電極8、噴嘴10和軋輥12。在磁鼓2旋轉(zhuǎn)的周時(shí)，電極8被加以高電壓，并在周緣表面4a上開(kāi)始等離子體放電。等離子體放電在例如Ar氣中進(jìn)行?？梢允褂肏e氣、H2氣、N2氣或這些氣體的混合氣來(lái)代替Ar氣。周緣表面4a部分熔化，從而形成一熔化層14。另一方面，通過(guò)噴嘴10把水玻璃加于熔化層14上，從而形成水玻璃層16。當(dāng)用軋輥12滾軋水玻璃層16時(shí)，層14的熔化和半熔化部分和水玻璃層16發(fā)生塑性變形。塑性變形期間，水玻璃16使熔化層14冷卻，同時(shí)被加熱并轉(zhuǎn)變?yōu)椴Ａ?8。
在水玻璃中混入約8wt％的超細(xì)鈦粉末，其平均顆粒直徑約為50埃。
如上所述，對(duì)整個(gè)周緣表面4a連續(xù)地加熱，加水玻璃和軋制。形成的玻璃層18寬度窄于周緣表面4a的寬度，所以，VTR旋轉(zhuǎn)磁鼓2在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)平行于旋轉(zhuǎn)軸移動(dòng)，從而使玻璃層18形成在整個(gè)周緣表面4a上。
上述磁鼓2相對(duì)于電極8、噴嘴10和軋輥12旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)。另外，它們可以彼此間相對(duì)并聯(lián)旋轉(zhuǎn)和/或移動(dòng)?；蛘呦鄬?duì)于磁鼓2旋轉(zhuǎn)和/或移動(dòng)。為了使熔化層14完全冷卻，可以通過(guò)冷卻噴嘴20向軋輥12和/或玻璃層18供給冷卻水。
如圖2A所示，玻璃層18通過(guò)在高溫下對(duì)上述水玻璃加熱而形成在周緣表面4a上，并形成一足夠硬的表層。由軋輥12壓制的玻璃層18表面18a形成一具有光滑度和對(duì)應(yīng)于軋輥表面尺寸精度的精確尺寸的表面。
磁鼓2的熔化或半熔化的圓柱形周緣4與水玻璃接觸，使混合有粉末的水玻璃變?yōu)椴ＡАＴ摬Ａ纬膳c鋁合金的混合層。在混合層22中，玻璃和鋁合金部分地相互混合，并相互纏結(jié)。混合層22有助于玻璃層18堅(jiān)固地附著于圓柱周緣4上。即使把玻璃粉末熱噴涂在鋁合金表面，也不能形成這種混合層22。與已有技術(shù)不同，在VTR旋轉(zhuǎn)磁鼓2工作期間，玻璃層18不能從周緣表面4a剝落。所形成的玻璃層18艱硬耐磨，且不能被VTR磁帶磨損。玻璃層18是本征無(wú)孔的。而且，與僅加熔化玻璃的情形不同，玻璃層18的表面18a被軋輥12冷卻并同時(shí)被弄得光滑。表面18a具有表面光滑度，并可避免使VTR磁帶磨損。
通常，當(dāng)磁鼓2的周緣表面4a用鋁合金鏡面拋光制成時(shí)，其維氏硬度為117Hv5，其摩擦系數(shù)μs是0.123和μk是0.137，摩擦阻力Fs是24.54gf及Fk是27.35gf。在該實(shí)施例中，當(dāng)含鈦的玻璃層18形成于周緣表面4a上時(shí)，其維氏硬度是160Hv5，其摩擦系數(shù)μs是0.072，μk是0.059，摩擦阻力Fs是14.40gf，F(xiàn)k是11.72gf。
當(dāng)用含18wt％的礬土超細(xì)粉末的水玻璃來(lái)形成玻璃層18時(shí)，其維氏硬度是164Hv5，其摩擦系數(shù)μs是0.092，μk是0.084，摩擦阻力Fs是18.43gf，F(xiàn)k是16.72gf。當(dāng)用含40wt％的二氧化硅超細(xì)粉末的水玻璃來(lái)形成玻璃層18時(shí)，其維氏硬度是145Hv5，其摩擦系數(shù)μs是0.100，μk是0.076，摩擦阻力Fs是19.90gf，F(xiàn)k是15.14gf。
對(duì)圖2A所示的玻璃層18進(jìn)行研磨，使得混合層22的部分22a暴露在玻璃層18的表面18a，如圖2B所示?；旌蠈?2的電導(dǎo)率充分地高于玻璃層18。所以，由周緣4與VTR磁帶之間的摩擦而產(chǎn)生的靜電可從VTR旋轉(zhuǎn)磁鼓2泄放掉，而不會(huì)積聚在磁鼓2中。由于形成的玻璃層18極薄，所以表面狀況最初即可以如圖2B所示。此時(shí)，則基本上無(wú)需研磨。
當(dāng)混合層22的部分22a暴露在表面18a上時(shí)，由周緣4與VTR磁帶之間的摩擦所產(chǎn)生的熱量可以容易地釋放掉。因?yàn)榛旌蠈?2的熱導(dǎo)率高于玻璃層18。所以，可以避免因熱量存于磁鼓2中而導(dǎo)致的溫度升高。當(dāng)在水玻璃中混入礬土或二氧化硅時(shí)，可以獲得與上述相同的效果。
第二實(shí)施例如圖4所示，表面處理機(jī)101由機(jī)體架103、用于加熱和加水玻璃的電極噴嘴105、用于使表面塑性變形的軋輥107和導(dǎo)向部件109構(gòu)成。
電極噴嘴105具有圓盤(pán)形狀，如圖6所示。如圖5所示，電極113沿徑向安裝在圓盤(pán)板111內(nèi)側(cè)。電極113的尖端113a從圓盤(pán)板111的外周緣暴露于外面。
如圖3所示，噴嘴115徑向安裝并與電極113相對(duì)。在機(jī)體架103中，貫穿有一水玻璃通道117。按與第一實(shí)施例相同的方式混合有粉末的水玻璃通過(guò)通道117從導(dǎo)向部件109引至噴嘴115，并由噴嘴115的開(kāi)口115a排出。在水玻璃通道117中設(shè)置有隔套118a、118b，用于支承通道117中部的導(dǎo)線導(dǎo)管127。
如圖5所示，電極113由圓盤(pán)板111內(nèi)側(cè)的絕緣襯墊119所支承。封閉板125與電極113的后端113b的一側(cè)接觸，后端113b的另一側(cè)與導(dǎo)線導(dǎo)管127接觸，以使電極113固定在圓盤(pán)板111內(nèi)側(cè)。穿過(guò)導(dǎo)線導(dǎo)管127的導(dǎo)線143連接于電極113的后端113b。封閉板125與導(dǎo)線導(dǎo)管127相對(duì)，并用螺釘固定于圓盤(pán)板111上。
如圖4和6所示，滾軋機(jī)構(gòu)107配備有四個(gè)軋輥129、用于旋轉(zhuǎn)地支承軋輥129的軋輥架131、調(diào)節(jié)護(hù)套133和鎖定螺母135。每個(gè)軋輥129可旋轉(zhuǎn)地卡裝在軋輥架131周緣上的各四等分點(diǎn)上。軋輥129的一部分相對(duì)于機(jī)體架103的軸向或前進(jìn)方向S向內(nèi)傾斜約1.5度，如圖7所示，使得軋輥129由該部分與工件接觸。設(shè)置這種傾斜是用來(lái)保護(hù)軋輥129免受工件的突然加載，或者用來(lái)提高工件的處理精度。
軋輥架131是安裝在機(jī)體架103預(yù)定部位的圓柱形部件。架131的運(yùn)動(dòng)被調(diào)節(jié)護(hù)套133和鎖定螺母135軸向限定。軋輥架131被壓簧137推向調(diào)節(jié)護(hù)套133，該壓簧設(shè)置在與機(jī)體架103的臺(tái)階部分103a接合的環(huán)形墊套103b與軋輥架131的臺(tái)階部分131a之間。通過(guò)調(diào)節(jié)鎖定螺母135相對(duì)于機(jī)體架103的位置，可以借助調(diào)節(jié)護(hù)套133來(lái)調(diào)節(jié)軋輥架131的位置。
利用安裝在軋輥架131與調(diào)節(jié)護(hù)套133之間的軸承133a可把軋輥架131可旋轉(zhuǎn)地壓向調(diào)節(jié)護(hù)套133。當(dāng)軋輥架131借助于未示出的馬達(dá)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行表面處理時(shí)，裝于軋輥架131端頭的軋輥129圍繞安裝在機(jī)體架103端頭的機(jī)體心軸139旋轉(zhuǎn)。在此實(shí)施例中，除了導(dǎo)向體109a之外，表面處理機(jī)101的其余部件以一個(gè)整體一起旋轉(zhuǎn)。
由導(dǎo)向部件109分別把混合有粉末的水玻璃、冷卻劑和高電壓供入機(jī)體架103內(nèi)部水玻璃通道117、冷卻劑通道141、和穿過(guò)導(dǎo)線導(dǎo)管127的導(dǎo)線143。導(dǎo)向部件109分別外連于未示出的水玻璃源，未示出的冷卻劑源和高壓電源145。本實(shí)施例中使用水作為冷卻劑。
使用中，如圖8所示，上述表面處理機(jī)101被數(shù)控機(jī)床或加工中心工作臺(tái)151上的尾架153所支承。工件155被卡盤(pán)157旋轉(zhuǎn)地支承，并被馬達(dá)159操縱高速旋轉(zhuǎn)。尾架153在X和Z方向上的移動(dòng)、安裝在尾架153內(nèi)的馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)和馬達(dá)159的旋轉(zhuǎn)由控制器161所操縱。同時(shí)，分別流入水玻璃通道117、冷卻劑通道141和導(dǎo)線143的粉末混合的水玻璃、冷卻劑和電能的量和導(dǎo)通/關(guān)閉也均由控制器161來(lái)控制。工件155由鋁或鋁合金制成。如上所述，導(dǎo)向體109a由尾架153所夾持，除了導(dǎo)向體109a之外，表面處理機(jī)101的所有部件均由安裝在尾架153內(nèi)的馬達(dá)來(lái)旋轉(zhuǎn)。如上所述，可把表面處理機(jī)101調(diào)整成只有軋輥架131旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)圓筒形工件155支承在卡盤(pán)157上時(shí)，按如下方式控制表面處理首先，在工件155以高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，如圖9所示，將表面處理機(jī)101插入工件155的內(nèi)部155a。電能從高壓電源145通過(guò)導(dǎo)線143傳輸至電極113。因此，在電極尖端113a與接地工件155之間產(chǎn)生等離子放電。工件155的尖端113a周?chē)牟糠直蝗刍瑥亩纬扇刍糠?01。混合有粉末的水玻璃被控制器161供至噴嘴115。噴嘴115上的開(kāi)口115a設(shè)置在電極尖端113a之后并朝向?qū)虿考?09。噴嘴115在工件155的熔化部分201上形成水玻璃層202。
水玻璃層202立即用軋輥129進(jìn)行軋制成輥光。通過(guò)軋制成輥光，水玻璃層202被熔化部分201加熱并轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡВ瑥亩纬筛呔群透吖饣砻婊虿Ａ?03。由于玻璃層203相當(dāng)硬，所以提高了工件155的表面硬度。另外通過(guò)塑性變形，如上所述，由于在玻璃層203與工件155之間形成有混合層204，所以玻璃層203堅(jiān)固地附著于工件155上。由于冷卻劑或水從冷卻劑通道141引入至軋輥129的表面，所以可以防止玻璃粘著于軋輥129。
在此實(shí)施例中，混合有粉末的水玻璃加到鋁合金的熔化部分201上之后立即進(jìn)行軋制從而處理后的工件具有精確的尺寸和高性能。本實(shí)施例中形成在工件上的表層具有硬度、耐磨性和對(duì)工件的高附著性。因此，工件的耐用性和光滑度較高，并可保護(hù)與工件相接觸的部件使之免于磨損和破裂。
通過(guò)僅旋轉(zhuǎn)軋輥架131并使機(jī)體心軸139的剖面為多邊形，在軋輥129圍繞機(jī)體心軸139旋轉(zhuǎn)且受到機(jī)體心軸139表面139a的棱角部擠壓時(shí)，它們可以周期性地沿工件155的方向移動(dòng)。工件155的金屬部分受到軋輥129的錘擊并硬化。玻璃與金屬的混合層204變得復(fù)雜，從而提高了玻璃層203的耐用性。
通過(guò)等離子體放電可使作為導(dǎo)電引線的工件被加熱及熔化。即使是導(dǎo)電性低的工件或者非載流工件也可通過(guò)非移置等離子體放電(non-displacing plasma discharge)、激光束輻射或電子束輻射而部分地加熱及熔化。對(duì)于激光束輻射，可把激光振蕩器安裝在機(jī)體架103內(nèi)、圓盤(pán)板111內(nèi)或者表面處理機(jī)101外邊，以便把激光束引向噴嘴115。對(duì)于電子束輻射，可按相同方式安裝相應(yīng)的輻射器。
第三實(shí)施例圖10所示的激光輻射器安裝在用于工件155的表面處理的數(shù)控機(jī)床或加工中心上。激光束由激光輻射器171從未示出的外部激光來(lái)源引至工件155待處理的部位。利用激光輻射器171使工件155的該部位熔化，同時(shí)把混合有粉末的水玻璃加在該熔化部位。
如圖10所示，激光輻射器171的本體173幾乎是字母Z的形狀。激光束的通道由導(dǎo)管173a、激光保護(hù)管173b和激光束發(fā)射器173c來(lái)構(gòu)成。激光束從導(dǎo)管173a引入然后通過(guò)激光保護(hù)管173b而被引至發(fā)射器173c。激光束穿過(guò)聚光鏡173d之后，通過(guò)噴嘴173e的一個(gè)通道輻射到工件155上?；旌嫌蟹勰┑乃Ａǖ?75與噴嘴173e的另一個(gè)通道連接，如圖11所示。從外部供給的混合有粉末的水玻璃在激光束輻射位置后面即朝向?qū)Ч?73a的一側(cè)從噴嘴173e排放至工件155。
通過(guò)把圖3所示的滾軋機(jī)構(gòu)107與圖10所示的激光輻射器171組合在一起，可以利用激光束熔化工件155的預(yù)定部位，同時(shí)把混合有粉末的水玻璃噴涂到預(yù)定部位上。在激光束照射和施加混合有粉末的水玻璃之后可以緊接著進(jìn)行滾軋。采用這種組合，可以處理陶瓷、玻璃或其它非載流工件的表面。
第四實(shí)施例如圖12A所示，三個(gè)心軸305伸入圓筒形工具301的中心孔303。金剛石端頭件307固定在每個(gè)心軸305的前端。心軸305由工具301上的支座309所支承。通過(guò)各螺釘311調(diào)節(jié)心軸305施加給工件313的力。支座309安裝在設(shè)置于工具301端頭上的六個(gè)凹槽315中的三個(gè)槽內(nèi)。通過(guò)利用螺栓把一環(huán)形蓋件317緊固在工具301端頭，將支座309固定在工具301上。
電極噴嘴319固定在凹槽315之一。如圖12B所示，水玻璃供給通道321安置在電極噴嘴319的中心。
在本實(shí)施例中，工件313安放在工具301的中心孔303內(nèi)。使心軸端頭件307與工件313表面接觸，工件313按圖12A所示的箭頭方向旋轉(zhuǎn)。在電極噴嘴319上加高電壓，同時(shí)通過(guò)水玻璃供給通道321供給混合有粉末的水玻璃323。在電極噴嘴319的尖端319a與工件313之間產(chǎn)生等離子體放電，從而熔化工件313表面并形成熔化部分313a。通過(guò)水玻璃供給通道321把混合有粉末的水玻璃323施加在熔化部分313a上。在工件313按上述旋轉(zhuǎn)時(shí)，混合有粉末的水玻璃323被熔化部分313a加熱，并移至心軸端頭件307。工件313的表面被心軸端頭件307壓制并輥光。
因此，在工件313表面上形成類(lèi)似于玻璃層18的玻璃層325。在此實(shí)施例中，可加工性能與第一實(shí)施例的VTR旋轉(zhuǎn)磁鼓2類(lèi)似的工件313。而且，電極噴嘴319是噴嘴與電極的組合，從而使得工具301的整個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊。表面處理工具301的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并適于精密處理。
如果通過(guò)水玻璃供給通道321供給粉末，則粉末會(huì)灼熱而粘在電極噴嘴319的內(nèi)部，從而堵塞通道321。電極噴嘴319也會(huì)粘在工件313上。合格率或處理效率將會(huì)降低。然而，當(dāng)混合有粉末的水玻璃323供給水玻璃供給通道321時(shí)，則可避免對(duì)電極噴嘴319的熱粘著。相反，即使某些東西粘著在噴嘴319上，也能被混合有粉末的水玻璃323的排放壓力去除。
按與圖1所示第一實(shí)施例相同的方式，電極8和噴嘴10可以單獨(dú)安裝在工具301上。
結(jié)合如圖所示的優(yōu)選實(shí)施例已對(duì)本發(fā)明做了說(shuō)明。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，根據(jù)對(duì)說(shuō)明書(shū)的閱讀和理解，顯然可做出改進(jìn)和變化。僅管為了說(shuō)明發(fā)明采用了一些實(shí)施例，然而，本發(fā)明旨在包括在權(quán)利要求書(shū)的精神和范圍之內(nèi)的所有改進(jìn)和改變。
例如，可以通過(guò)離子電鍍法或電弧加熱來(lái)對(duì)工件155或313進(jìn)行加熱及熔化。
可以使用按照日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)用No.1，No.2或No.3水玻璃?？赡芡ㄟ^(guò)添加水調(diào)節(jié)水玻璃的粘度，以便能按表面狀況或者水玻璃施加器的排放能力容易地在工件表面施加所需厚度的水玻璃。水玻璃可與耐熱無(wú)機(jī)顏料或其它有色物混合，或與各種用于玻璃轉(zhuǎn)變的添加劑混合。僅用上述實(shí)施例的水玻璃，即可提高工件的硬度、光滑度和耐磨性。
在第一至第三實(shí)施例中，工件155或313被加熱、供給混合有粉末的水玻璃、然后進(jìn)行塑性變形。在第四實(shí)施例中，工件被同時(shí)加熱和供給水玻璃，然后塑性變形。另外，也可以按下列工藝來(lái)處理工件155或313，即施加水玻璃、加熱和塑性變形，由此可獲得與上述實(shí)施例相同的效果。
實(shí)施例的工件155或313由鋁或鋁合金制成。另外，也可由其它金屬、玻璃或陶瓷制成。
在各實(shí)施例中，對(duì)VTR旋轉(zhuǎn)磁鼓2和工件155、313的表面進(jìn)行處理。這種表面處理方法可用于空氣壓縮機(jī)、空調(diào)器致冷氣體壓縮機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)所用汽缸的內(nèi)圓周面，或者用于空氣壓縮機(jī)、空調(diào)器致冷氣體壓縮機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)所用活塞的外圓周面，從而改善汽缸和活塞的耐用性及各圓周面的硬度和耐磨性。各圓周面的表面光滑度也被提高，各圓周面上的摩擦也被降低，從而使因摩擦而消耗的能量降至最低。上述表面處理方法可用于電子照相光敏鼓的外圓周面，從而提高鼓的耐用性以及圓周面的硬度和耐磨性。該圓周面的表面光滑度也被提高，圓周面上的摩擦被減小，從而可使打印紙或電刷避免與其在上滑動(dòng)的圓周面的摩擦。
權(quán)利要求
1.一種表面處理方法，包括以下步驟加熱及熔化工件表面；向所述表面施加水玻璃；以及立即使所述表面塑性變形。
2.一種表面處理方法，包括以下步驟向工件表面施加水玻璃；加熱及熔化所述表面；立即使所述表面塑性變形。
3.一種表面處理方法，包括以下步驟加熱及熔化工件表面；同時(shí)向所述表面施加水玻璃；以及立即使所述表面塑性變形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的表面處理方法，其中，用混合有金屬粉末的水玻璃代替所述水玻璃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的表面處理方法，其中，用混合有陶瓷粉末的水玻璃代替所述水玻璃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的表面處理方法，其中，用混合有二氧化硅粉末的水玻璃代替所述水玻璃。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的表面處理方法，其中，所述金屬粉末是鈦粉末。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的表面處理方法，其中，所述陶瓷粉末是礬土粉末。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的表面處理方法，其中，所述塑性變形步驟通過(guò)滾軋實(shí)現(xiàn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的表面處理方法，其中，所述塑性變形步驟通過(guò)輥光實(shí)現(xiàn)。
11.一種表面處理設(shè)備，包括用于加熱工件的部分表面的加熱裝置；相鄰所述的加熱裝置設(shè)置、用于向被所述加熱裝置所加熱的部分施加水玻璃的施料裝置；相鄰所述施料裝置設(shè)置、用于使已由所述施料裝置施加了水玻璃的部分塑性變形的塑性變形裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的表面處理設(shè)備，其中，所述加熱裝置和所述施料裝置是一具有把水玻璃引導(dǎo)至其端頭的供給通道的等離子體放電電極。
13.一種VTR磁鼓，其外圓周面按權(quán)利要求1-10中任一種表面處理方法處理過(guò)。
14.一種汽缸，其內(nèi)圓周面按權(quán)利要求1-10中任一種表面處理方法處理過(guò)。
15.一種活塞，其外圓周面按權(quán)利要求1-10中任一種表面處理方法處理過(guò)。
16.一種軌輥，其外圓周面按權(quán)利要求1-10中任一種表面處理方法處理過(guò)。
17.一種電子照相光敏鼓，其外圓周面按權(quán)利要求1-10中任一種表面處理方法處理過(guò)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種玻璃表層的形成方法，在材料表面上具有足夠的材料附著性和表面光滑度，用于提高材料的硬度、表面光滑度和耐磨性。通過(guò)旋轉(zhuǎn)VTR旋轉(zhuǎn)磁鼓及從電極向磁鼓圓周面等離子放電，在圓周面上形成熔化層。從噴嘴向熔化層施加水玻璃，從而形成水玻璃層。用軋輥壓制和塑性變形熔化層的熔化或半熔化部分以及水玻璃層。使熔化層冷卻的水玻璃層經(jīng)加熱轉(zhuǎn)變?yōu)椴Ａ印Ｔ摬Ａ泳哂凶銐蛴捕?、光滑度及尺寸精確的表面。
文檔編號(hào)B05D1/00GK1158761SQ96104028
公開(kāi)日1997年9月10日 申請(qǐng)日期1996年2月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月21日
發(fā)明者服部克之 申請(qǐng)人:艾姆普里克斯株式會(huì)社