金屬基材加工方法
【技術領域】
[0001] 本發明是關于一種金屬基材加工方法，特別是關于一種可降低制造成本的金屬基 材加工方法。
【背景技術】
[0002] 現有習知金屬產品（例如：刀具、模具）為了加工的便利性，通常會于加工完畢后 再進行表面強化。例如：切削用刀具為了提升耐磨性，通常會于刀具成形后，再利用熱處理 或是鍍膜處理披覆上一層或兩層硬質層，而目前刀具的制造方式為先鍛造成形，然后退火、 淬火、回火等熱處理，然而其硬化性能較差，對回火軟化低抗小，故高溫硬度較低，切削耐久 性小，或者，另一種工藝類型為先成形后再鍍上一層或兩層硬化皮膜以增加耐磨性，但工藝 繁瑣且成本較高。
[0003] 由此可見，上述現有的金屬產品在結構與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟 待加以進一步改進。因此如何能創設一種新型結構的金屬基材加工方法，亦成為當前業界 極需改進的目標。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于，克服現有的金屬產品存在的缺陷，而提供一種新型結構的金 屬基材加工方法，所要解決的技術問題是使其借由工作流體由固態、液態至氣態的相變過 程而對金屬基材進行加工改質，具有節省成本及環保的功效。
[0005] 本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提 出的一種金屬基材加工方法，其中包含：提供金屬基材，該金屬基材具有表面；進行加熱步 驟，對該金屬基材加熱；以及進行珠擊及淬冷步驟，同時對該金屬基材加熱的該表面珠擊及 淬冷。
[0006] 本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
[0007] 前述的金屬基材加工方法，其特征在于經噴嘴噴發出工作流體，且該工作流體由 該噴嘴噴出時為固態的珠狀工作流體，該固態的珠狀工作流體并珠擊該金屬基材的該表 面，當該固態的珠狀工作流體接觸該金屬基材的該表面后，該固態的珠狀工作流體相變為 液態的工作流體，且該液態的工作流體再相變為氣態的工作流體，并借由該固態的珠狀工 作流體相變為液態的工作流體及氣態的工作流體過程以使該金屬基材淬冷。
[0008] 前述的金屬基材加工方法，其特征在于該工作流體具有第一溫度，該工作流體被 噴流壓力推出該噴嘴，且該珠擊及淬冷步驟是在加工環境中進行，該加工環境具有第二溫 度及環境壓力，該第二溫度不小于該第一溫度，且該環境壓力小于該噴流壓力，以使該工作 流體形成為該固態的珠狀工作流體。
[0009] 前述的金屬基材加工方法，其特征在于該噴流壓力介于lOObar至300bar之間。
[0010] 前述的金屬基材加工方法，其特征在于該第一溫度介于攝氏-10度至_4度。
[0011] 前述的金屬基材加工方法，其特征在于該工作流體可選自于水、油或油水混合液 體。
[0012] 前述的金屬基材加工方法，其特征在于該環境壓力為常壓。
[0013] 前述的金屬基材加工方法，其特征在于該第二溫度介于攝氏10度至60度。
[0014] 前述的金屬基材加工方法，其特征在于該噴嘴結合于調整裝置以調整該噴嘴的噴 發角度。
[0015] 前述的金屬基材加工方法，其特征在于該噴嘴的噴發角度為與鉛錘線夾0度至60 度之間。
[0016] 本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。由以上可知，為達到上述目 的，本發明提供了一種金屬基材加工方法，其至少包含下列步驟：提供金屬基材，該金屬基 材具有表面；進行加熱步驟，對該金屬基材加熱；以及進行珠擊及淬冷步驟，同時對該金屬 基材加熱的該表面珠擊及淬冷。
[0017] 借由上述技術方案，本發明金屬基材加工方法至少具有下列優點及有益效果：由 于本發明借由該工作流體由固態、液態至氣態的相變過程中直接對該金屬基材進行珠擊及 淬冷加工，使得該金屬基材可連續且快速地進行改質，且改質過程中不產生廢棄物及重金 屬，亦不需昂貴的機臺設備，兼具降低制作成本及環保的功效。
[0018] 上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段， 而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
【附圖說明】
[0019] 圖1 :依據本發明的一實施例，一種金屬基材加工方法的流程圖。
[0020] 圖2A :依據本發明的一實施例，該金屬基材加工方法的材質為鐵基金屬材料的剖 面示意圖。
[0021] 圖2B :依據本發明的一實施例，該金屬基材加工方法的材質為SS400金屬材料的 剖面示意圖。
[0022] 圖2C :依據本發明的一實施例，進行珠擊及淬冷步驟的剖面示意圖。
[0023]【符號說明】
[0024] 11:提供金屬基材 12:進行加熱步驟
[0025] 13:進行珠擊及淬冷步驟 100:金屬基材
[0026] 110:表面 200:噴嘴
[0027] 300:工作流體 310:固態的珠狀工作流體
[0028] 400:儲放裝置 A:輸送裝置
[0029] B:調整裝置
【具體實施方式】
[0030] 為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，以下結 合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的金屬基材加工方法其【具體實施方式】、結構、特征 及其功效，詳細說明如后。
[0031] 請參閱圖1及圖2A至圖2C，依據本發明的一實施例，一種金屬基材加工方法，其 至少包含下列步驟：首先，請參閱第1圖的步驟11及圖2A，提供金屬基材100,該金屬基材 100具有表面110,該金屬基材100的材質可選自于鐵基金屬材料，例如：SS400、S50C、SKD11 等。
[0032] 接著，請參閱圖1的步驟12及圖2B，進行加熱步驟，對該金屬基材100加熱至工作 溫度，以該金屬基材100的材質為SS400為例，該工作溫度為攝氏900至1200度，由于該金 屬基材100可為各種不同材質，因此在該加熱步驟中該工作溫度會因該金屬基材100材質 不同而有差異。
[0033] 之后，請參閱圖1的步驟13及圖2C，進行珠擊及淬冷步驟，其經噴嘴200噴發出工 作流體300,該工作流體300可選自于水、油或油水混合液體等，在本實施例中，該工作流體 300被儲存在連接于該噴嘴200的儲放裝置400,該工作流體300具有第一溫度，且該工作 流體300被噴流壓力推出該噴嘴200,在本實施例中，該噴流壓力介于lOObar至300bar之 間，該第一溫度介于攝氏-10度至-4度。
[0034] 請再參閱圖2C，在加工環境（圖未繪出）中進行該珠擊及淬冷步驟13,該加工環 境具有第二溫度及環境壓力，該第二溫度不低于該第一溫度，且該環境壓力低于將該工作 流體300推出該儲放裝置400的該噴流壓力，在本實施例中，該環境壓力為常壓，該第二溫 度介于攝氏10至60度，因此當該工作流體300被該噴流壓力推出該噴嘴200時，由于壓力 差及溫度差的變化使得該工作流體300相變為固態的珠狀工作流體310 (如冰珠），該固態 的珠狀工作流體310并珠擊該金屬基材100的該表面110。
[0035] 請再參閱圖2C，該固態的珠狀工作流體310珠擊該金屬基材100的該表面110后， 由于該固態的珠狀工作流體310接觸被加熱的該金屬基材100,該固態的珠狀工作流體310 會因受熱而相變為液態的工作流體，接著該液態的工作流體瞬間再相變為氣態的工作流 體，借由該固態的珠狀工作流體310相變為液態的工作流體及氣態的工作流體過程以使該 金屬基材100淬冷。
[0036] 在本實施例中，該金屬基材100借由輸送裝置A輸送該金屬基材100,因此可借由 控制該輸送裝置A以對該金屬基材100的局部或全部進行改質加工。由于本發明直接利用 具有相變特性的該工作流體300在相變過程中直接對該金屬基材100進行改質加工，可直 接在同一步驟中直接對該金屬基材100同時完成珠擊及淬冷加工，因此無污染物或廢棄物 產生，具有工藝簡便、降低成本及環保的功效。
[0037] 請再參閱圖2C，可依據該金屬基材100材料特性而調整該噴嘴200噴發該固態的 珠狀工作流體310的角度，以符合不同材料特性的改質要求，在本實施例中，該噴嘴200結 合于調整裝置B以調整該噴嘴200的噴發角度，以控制該金屬基材100的該表面110改質 的深度與強度，該噴嘴200的噴發角度為與鉛錘線夾角介于0度至60度之間，在本實施例 中，該噴嘴200的噴發角度為15度。
[0038] 最后，請參閱表1至表2,其為本發明中針對不同材質的金屬基材100進行改質加 工的實驗結果，請參閱表1，其為該金屬基材100選自于斷面尺寸l〇*50mm的扁鋼進行改質 加工的實驗結果，由表1可知，斷面尺寸10*50_的扁鋼進行改質加工后，抗拉強度及降伏 強度皆明顯提升。
[0039] 請參閱表2,其為該金屬基材100選自于斷面尺寸20*50mm的C型鋼、方管材進行 改質加工的實驗結果，由表2可知，斷面尺寸20*50mm的C型鋼、方管材進行改質加工后，抗 拉強度及降伏強度皆明顯提升。
[0040]表1
【主權項】
1. 一種金屬基材加工方法，其特征在于包含： 提供金屬基材，該金屬基材具有表面； 進行加熱步驟，對該金屬基材加熱；以及 進行珠擊及淬冷步驟，同時對該金屬基材加熱的該表面珠擊及淬冷。
2. 如權利要求1所述的金屬基材加工方法，其特征在于經噴嘴噴發出工作流體，且該 工作流體由該噴嘴噴出時為固態的珠狀工作流體，該固態的珠狀工作流體并珠擊該金屬基 材的該表面，當該固態的珠狀工作流體接觸該金屬基材的該表面后，該固態的珠狀工作流 體相變為液態的工作流體，且該液態的工作流體再相變為氣態的工作流體，并借由該固態 的珠狀工作流體相變為液態的工作流體及氣態的工作流體過程以使該金屬基材淬冷。
3. 如權利要求2所述的金屬基材加工方法，其特征在于該工作流體具有第一溫度，該 工作流體被噴流壓力推出該噴嘴，且該珠擊及淬冷步驟是在加工環境中進行，該加工環境 具有第二溫度及環境壓力，該第二溫度不小于該第一溫度，且該環境壓力小于該噴流壓力， 以使該工作流體形成為該固態的珠狀工作流體。
4. 如權利要求3所述的金屬基材加工方法，其特征在于該噴流壓力介于lOObar至 300bar之間。
5. 如權利要求3所述的金屬基材加工方法，其特征在于該第一溫度介于攝氏-10度 至-4度。
6. 如權利要求2所述的金屬基材加工方法，其特征在于該工作流體可選自于水、油或 油水混合液體。
7. 如權利要求3所述的金屬基材加工方法，其特征在于該環境壓力為常壓。
8. 如權利要求3所述的金屬基材加工方法，其特征在于該第二溫度介于攝氏10度至 60度。
9. 如權利要求2所述的金屬基材加工方法，其特征在于該噴嘴結合于調整裝置以調整 該噴嘴的噴發角度。
10. 如權利要求9所述的金屬基材加工方法，其特征在于該噴嘴的噴發角度為與鉛錘 線夾〇度至60度之間。
【專利摘要】本發明是有關于一種金屬基材加工方法，其至少包含下列步驟：提供金屬基材，該金屬基材具有表面；進行加熱步驟，對該金屬基材加熱；以及進行珠擊及淬冷步驟，同時對該金屬基材加熱的該表面珠擊及淬冷。
【IPC分類】C21D8-00
【公開號】CN104711406
【申請號】CN201410319865
【發明人】王柏翰, 黃仁佑, 吳承恩, 林芳州, 黃金川
【申請人】財團法人金屬工業研究發展中心
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2014年7月7日