本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度夾具，屬于加工工裝設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
機(jī)械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置，又稱卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。例如焊接夾具、檢驗夾具、裝配夾具、機(jī)床夾具等。
目前在焊接生產(chǎn)中，為了符合大批量高效生產(chǎn)的要求，大多夾具都是使用氣動裝置裝夾且統(tǒng)一上機(jī)器人焊接，提高生產(chǎn)效率。在實際生產(chǎn)中，大多夾具長期處于工作狀態(tài)，使得夾具比較容易受到損壞，從而影響生產(chǎn)效率。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種強(qiáng)度高，使用壽命長的高強(qiáng)度夾具。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是：一種高強(qiáng)度夾具，其各成分的質(zhì)量百分比成分為：C：0.08-0.12%、Fe：3.35-3.63% 、Mn：0.86-1.32%、S：≤0.020%、P：≤0.030%、Cr：0.23-0.36%、Ni：2.11-2.34%、Zn：1.75-1.93%、Cu：2.15-2.33%、Mo：0.01-0.03%、Ag：0.17-0.22%、Pd：0.02-0.05%、Pt：0.01-0.03%、Au：0.11-0.16%、W：1.33-1.85%、Ta：0.01-0.03%、Nd：0.11-0.13%、Ce：0.02-0.04%、Eu：0.11-0.14%、Lu: 0.02-0.03%、氧化鈣：0.02-0.05％、滑石粉:0.63-0.76%、氧化鎂：0.26-0.32％、氧化銅：0.03-0.06％、氧化鐵：0.14-0.21％、二氧化錳：0.16-0.24％、氫氧化鐵：0.05-0.09％、氫氧化鋇：0.04-0.07％、氯化鎂：0.13-0.18％、硫酸鋇：0.03-0.07％，余量為Ti；
所述高強(qiáng)度夾具的加工工藝包括以下步驟：
㈠配料：將原料按上述質(zhì)量百分比進(jìn)行配料；
㈡熔煉：
a、按預(yù)定的原料中各成分的質(zhì)量百分比將原料加入熔爐內(nèi)，將熔爐內(nèi)的溫度提高到1450攝氏度至1500攝氏度，原料被熔煉形成合金溶液；
b、將上一步得到的合金溶液進(jìn)行冷卻，冷卻時用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以20-22℃/s的冷卻速率將合金溶液水冷至630-650℃形成合金，然后空冷至350-390℃，再采用水冷以11-12℃/s的冷卻速率將合金水冷至室溫；
c、加熱，將上一步冷卻后的合金加入熔爐內(nèi)進(jìn)行二次熔煉，將熔爐內(nèi)的溫度提高到1550攝氏度至1580攝氏度，合金被二次熔煉形成合金溶液；
d、燙包，將熔爐內(nèi)的合金溶液倒入澆包，進(jìn)行燙包；
e、燙包完畢后，將澆包內(nèi)的合金溶液倒入電爐內(nèi)，將電爐內(nèi)的溫度升溫至1590 攝氏度至1610攝氏度，加熱14分鐘至18分鐘，將電爐內(nèi)的合金溶液倒入澆包，倒包降溫；
f、倒包后，將澆包內(nèi)的合金溶液倒入電爐，溫度加熱至1480至1510攝氏度，在澆包的包坑中依次加入1.4%至1.5%的球化劑和0.2%至0.3%的孕育劑，用5至6kg薄鋼板，薄鋼板的厚度為0.5mm至1mm，將薄鋼板覆蓋在球化劑、孕育劑上，并搗實；
g、將電爐內(nèi)的合金溶液倒入澆包內(nèi)凹的另一側(cè)，球化反應(yīng)70s至75s，球化反應(yīng)充分后，撒一層集渣劑，快速扒渣；
h、快速扒渣后，立即在合金溶液表面撒入膨脹珍珠巖粉，打渣兩遍；
㈢精煉：將熔煉后的合金溶液送入精煉斧，控制精煉溫度為1300℃～1350℃精煉18分鐘，靜置30分鐘，氣壓0.05-0.09MPa，形成待鑄造的合金溶液，在五分鐘內(nèi)澆注完畢；
㈣制作覆膜砂殼型芯：
㈤澆注：在重力澆注時將上下兩半覆膜砂殼型芯定位粘好固化好后，平穩(wěn)放置在澆注模中進(jìn)行澆注；
㈥熱處理：采用淬火-加熱-一次回火-二次回火的熱處理工藝對澆注好的高強(qiáng)度夾具進(jìn)行熱處理，具體熱處理工藝為：
淬火：將澆注好的高強(qiáng)度夾具放入淬火爐進(jìn)行淬火，淬火介質(zhì)為真空淬火油，控制淬火溫度為800-850℃，淬火時冷到260-280℃時,取出空冷至室溫；
加熱：將淬火后的高強(qiáng)度夾具放入加熱爐進(jìn)行加熱，加熱溫度為750-780℃，加熱25-30分鐘后停止加熱，使夾具在加熱爐內(nèi)利用余熱維持在450-470℃保溫5-10分鐘，將夾具取出冷卻至室溫；
一次回火：將加熱后的高強(qiáng)度夾具放入回火爐進(jìn)行回火，控制回火溫度為450-480℃，回火時間10-15分鐘，然后采用壓縮空氣或霧狀淬火液以6-8℃/s的冷卻速率將原料冷至330-350℃，然后空冷至室溫；
二次回火：高強(qiáng)度夾具放入回火爐進(jìn)行二次回火，控制回火溫度為500-550℃，回火時間30-45分鐘，然后空冷至室溫；
㈦探傷處理；
㈧覆蓋骨瓷保護(hù)層:
a、配料：骨瓷保護(hù)層中各成分的質(zhì)量百分比成分為：石英: 5.31-5.52%、長石: 4.63-4.75%、骨炭：8.31-8.55%、滑石粉：4.52-4.78%、沙石：7.22-8.36%、鋁粉：2.11-2.23%、硅粉：6.31-6.48%、氧化鈣：1.12-1.15％、氧化鎂：1.79-1.95％，余量為高嶺土；
b、粉碎:將骨瓷保護(hù)層的各原料按質(zhì)量百分百加入球磨機(jī)中進(jìn)行混合球磨，加入水形成釉漿；
c、除鐵過篩：將上述釉漿用150目到190的篩網(wǎng)進(jìn)行兩次過濾，過濾后用除鐵器除鐵；
d、濾攪工序：濾去上一步驟中釉漿內(nèi)多余的水，濾后釉漿的水份在26-30％
e、涂敷：將調(diào)制好的釉漿涂敷在探傷處理后的耐腐蝕夾具表面；
f、焙燒：將涂敷好釉漿的耐腐蝕夾具送入隧道窯焙燒，冷卻后形成骨瓷保護(hù)層；
㈨覆膜處理：在骨瓷保護(hù)層表面覆蓋復(fù)合膜，所述復(fù)合膜包括PTFE膜；在所述PTFE膜的一面涂有交聯(lián)粘結(jié)膠，所述復(fù)合膜具有交聯(lián)粘結(jié)膠的那一面與所述骨瓷保護(hù)層的外表面貼合；
㈩清洗,烘干，制得高強(qiáng)度夾具。
上述技術(shù)方案的改進(jìn)是：交聯(lián)粘結(jié)膠的質(zhì)量百分比組分為：4-甲基環(huán)己基異氰酸酯：21～23%，氨基甲酸乙酯：16～18%，α-亞麻酸：2～4%，乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯：3～7%，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯：4～5%，過氧化苯甲酰：5.6～6.1%，丙烯酸丁酯：2.2～2.7%，交聯(lián)型丙烯酸酯乳液：8.1～8.3%，2-羥基-1,2-二苯基乙酮：1.1～1.5%，二甲基甲酰胺：1.2～1.7%，醋酸乙烯酯：余量；在熱壓的作用下將粘接復(fù)合劑與PTFE膜進(jìn)行高溫粘接復(fù)合，所述熱壓復(fù)合溫度為155～165℃，時間為1～1.5min，線壓力為1.6～1.8 Kg/mm。
上述技術(shù)方案的改進(jìn)是：該高強(qiáng)度夾具其各成分的質(zhì)量百分比成分為：C：0.11%、Fe：3.43% 、Mn：0.91%、S：≤0.020%、P：≤0.030%、Cr：0.26%、Ni：2.15%、Zn：1.88%、Cu：2.17%、Mo：0.01%、Ag：0.18%、Pd：0.03%、Pt：0.02%、Au：0.12%、W：1.36%、Ta：0.01%、Nd：0.12%、Ce：0.03%、Eu：0.12%、Lu: 0.02%、氧化鈣：0.03％、滑石粉:0.65%、氧化鎂：0.28％、氧化銅：0.04％、氧化鐵：0.17％、二氧化錳：0.18％、氫氧化鐵：0.08％、氫氧化鋇：0.06％、氯化鎂：0.17％、硫酸鋇：0.05％，余量為Ti。
上述技術(shù)方案的改進(jìn)是：該高強(qiáng)度夾具其各成分的質(zhì)量百分比成分為：C：0.11%、Fe：3.53% 、Mn：1.14%、S：≤0.020%、P：≤0.030%、Cr：0.33%、Ni：2.26%、Zn：1.83%、Cu：2.27%、Mo：0.01%、Ag：0.21%、Pd：0.03%、Pt：0.02%、Au：0.15%、W：1.76%、Ta：0.01%、Nd：0.12%、Ce：0.03%、Eu：0.12%、Lu: 0.02%、氧化鈣：0.04％、滑石粉:0.74%、氧化鎂：0.27％、氧化銅：0.04％、氧化鐵：0.17％、二氧化錳：0.19％、氫氧化鐵：0.08％、氫氧化鋇：0.06％、氯化鎂：0.16％、硫酸鋇：0.06％，余量為Ti。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的有益效果是：
（1）本發(fā)明的高強(qiáng)度夾具由于采用鈦為主要材料，使得夾具整體質(zhì)量輕并且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，同時具有優(yōu)良的耐腐蝕性能；
（2）本發(fā)明的高強(qiáng)度夾具由于在原料熔煉時，通過燙包、倒包、球化反應(yīng)、扒渣和打渣的配合，使得原料熔煉更加徹底，可以有效去除原料中的雜質(zhì)，從而提高最終夾具的質(zhì)量；
（3）本發(fā)明的高強(qiáng)度夾具由于在原料熔煉時，第一次熔煉后采用水冷與空冷結(jié)合快速冷卻，后進(jìn)行第二次熔煉，通過快速的降溫和二次熔煉，大大減少了原來中的雜質(zhì)，提高了最終鑄件的質(zhì)量；
（4）本發(fā)明的高強(qiáng)度夾具由于原料熔煉后又進(jìn)行了精煉，通過兩次次熔煉和精煉的配合，提高了最終鑄件的質(zhì)量；
（5）本發(fā)明的高強(qiáng)度夾具由于在鑄造后又經(jīng)過了熱處理，可控制該夾具橫向與縱向凹陷造成的表面裂紋，并可使夾具表面層產(chǎn)生與工作應(yīng)力相反的殘余應(yīng)力，受載時可抵消部分工作應(yīng)力，增加使用壽命；
（6）本發(fā)明的高強(qiáng)度夾具由于在鑄造后又經(jīng)過了熱處理，在熱處理時通過兩次回火，第一次回火能夠回轉(zhuǎn)奧氏體在板條界或板條束界上形成，并在保溫過程中進(jìn)一步富集合金元素以提高穩(wěn)定性；鐵素體板條束在保溫過程中則發(fā)生回復(fù)，同時鐵素體中的有害元素也被排至回轉(zhuǎn)奧氏體中，從而改善了基體性能；第二次回火能夠在保證強(qiáng)度的前提下使回轉(zhuǎn)奧氏體富集足夠多的合金元素，使少網(wǎng)狀碳化物，使組織更為均勻，能夠保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，進(jìn)一步增強(qiáng)接觸疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性。因為，夾具加熱過程中會由于碳化物液析變得硬而脆，它的危害性與脆性夾雜物相同，網(wǎng)狀碳化物降低鋼的沖擊韌性，并使之組織不均勻度；
（7）本發(fā)明的高強(qiáng)度夾具由于覆蓋骨瓷保護(hù)層，大大增強(qiáng)了其強(qiáng)度，同時耐腐蝕性能也進(jìn)一步提升，通過骨瓷的覆蓋，延長了使用壽命；
（8）本發(fā)明的高強(qiáng)度夾具由于骨瓷保護(hù)層的表面覆蓋復(fù)合膜，增強(qiáng)了骨瓷保護(hù)層的延展性，通過骨瓷保護(hù)層本身的高強(qiáng)度與復(fù)合膜帶來的延展性相互配合，進(jìn)一步的提高了夾具的強(qiáng)度，延長了使用壽命；
（9）本發(fā)明的高強(qiáng)度夾具由于骨瓷保護(hù)層的表面覆蓋復(fù)合膜，復(fù)合膜除了具有優(yōu)良的延展性外，還具有很好的防腐蝕性，抗靜電性和吸收隔熱性，以及表面拒水性，且具有防霉殺菌和防污效果。
具體實施方式
實施例一
本實施例的高強(qiáng)度夾具，其各成分的質(zhì)量百分比成分為：C：0.11%、Fe：3.43% 、Mn：0.91%、S：≤0.020%、P：≤0.030%、Cr：0.26%、Ni：2.15%、Zn：1.88%、Cu：2.17%、Mo：0.01%、Ag：0.18%、Pd：0.03%、Pt：0.02%、Au：0.12%、W：1.36%、Ta：0.01%、Nd：0.12%、Ce：0.03%、Eu：0.12%、Lu: 0.02%、氧化鈣：0.03％、滑石粉:0.65%、氧化鎂：0.28％、氧化銅：0.04％、氧化鐵：0.17％、二氧化錳：0.18％、氫氧化鐵：0.08％、氫氧化鋇：0.06％、氯化鎂：0.17％、硫酸鋇：0.05％，余量為Ti；
所述高強(qiáng)度夾具的加工工藝包括以下步驟：
㈠配料：將原料按上述質(zhì)量百分比進(jìn)行配料；
㈡熔煉：
a、按預(yù)定的原料中各成分的質(zhì)量百分比將原料加入熔爐內(nèi)，將熔爐內(nèi)的溫度提高到1450攝氏度至1500攝氏度，原料被熔煉形成合金溶液；
b、將上一步得到的合金溶液進(jìn)行冷卻，冷卻時用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以20-22℃/s的冷卻速率將合金溶液水冷至630-650℃形成合金，然后空冷至350-390℃，再采用水冷以11-12℃/s的冷卻速率將合金水冷至室溫；
c、加熱，將上一步冷卻后的合金加入熔爐內(nèi)進(jìn)行二次熔煉，將熔爐內(nèi)的溫度提高到1550攝氏度至1580攝氏度，合金被二次熔煉形成合金溶液；
d、燙包，將熔爐內(nèi)的合金溶液倒入澆包，進(jìn)行燙包；
e、燙包完畢后，將澆包內(nèi)的合金溶液倒入電爐內(nèi)，將電爐內(nèi)的溫度升溫至1590 攝氏度至1610攝氏度，加熱14分鐘至18分鐘，將電爐內(nèi)的合金溶液倒入澆包，倒包降溫；
f、倒包后，將澆包內(nèi)的合金溶液倒入電爐，溫度加熱至1480至1510攝氏度，在澆包的包坑中依次加入1.4%至1.5%的球化劑和0.2%至0.3%的孕育劑，用5至6kg薄鋼板，薄鋼板的厚度為0.5mm至1mm，將薄鋼板覆蓋在球化劑、孕育劑上，并搗實；
g、將電爐內(nèi)的合金溶液倒入澆包內(nèi)凹的另一側(cè)，球化反應(yīng)70s至75s，球化反應(yīng)充分后，撒一層集渣劑，快速扒渣；
h、快速扒渣后，立即在合金溶液表面撒入膨脹珍珠巖粉，打渣兩遍；
㈢精煉：將熔煉后的合金溶液送入精煉斧，控制精煉溫度為1300℃～1350℃精煉18分鐘，靜置30分鐘，氣壓0.05-0.09MPa，形成待鑄造的合金溶液，在五分鐘內(nèi)澆注完畢；
㈣制作覆膜砂殼型芯：
㈤澆注：在重力澆注時將上下兩半覆膜砂殼型芯定位粘好固化好后，平穩(wěn)放置在澆注模中進(jìn)行澆注；
㈥熱處理：采用淬火-加熱-一次回火-二次回火的熱處理工藝對澆注好的高強(qiáng)度夾具進(jìn)行熱處理，具體熱處理工藝為：
淬火：將澆注好的高強(qiáng)度夾具放入淬火爐進(jìn)行淬火，淬火介質(zhì)為真空淬火油，控制淬火溫度為800-850℃，淬火時冷到260-280℃時,取出空冷至室溫；
加熱：將淬火后的高強(qiáng)度夾具放入加熱爐進(jìn)行加熱，加熱溫度為750-780℃，加熱25-30分鐘后停止加熱，使夾具在加熱爐內(nèi)利用余熱維持在450-470℃保溫5-10分鐘，將夾具取出冷卻至室溫；
一次回火：將加熱后的高強(qiáng)度夾具放入回火爐進(jìn)行回火，控制回火溫度為450-480℃，回火時間10-15分鐘，然后采用壓縮空氣或霧狀淬火液以6-8℃/s的冷卻速率將原料冷至330-350℃，然后空冷至室溫；
二次回火：高強(qiáng)度夾具放入回火爐進(jìn)行二次回火，控制回火溫度為500-550℃，回火時間30-45分鐘，然后空冷至室溫；
㈦探傷處理；
㈧覆蓋骨瓷保護(hù)層:
a、配料：骨瓷保護(hù)層中各成分的質(zhì)量百分比成分為：石英: 5.31-5.52%、長石: 4.63-4.75%、骨炭：8.31-8.55%、滑石粉：4.52-4.78%、沙石：7.22-8.36%、鋁粉：2.11-2.23%、硅粉：6.31-6.48%、氧化鈣：1.12-1.15％、氧化鎂：1.79-1.95％，余量為高嶺土；
b、粉碎:將骨瓷保護(hù)層的各原料按質(zhì)量百分百加入球磨機(jī)中進(jìn)行混合球磨，加入水形成釉漿；
c、除鐵過篩：將上述釉漿用150目到190的篩網(wǎng)進(jìn)行兩次過濾，過濾后用除鐵器除鐵；
d、濾攪工序：濾去上一步驟中釉漿內(nèi)多余的水，濾后釉漿的水份在26-30％
e、涂敷：將調(diào)制好的釉漿涂敷在探傷處理后的耐腐蝕夾具表面；
f、焙燒：將涂敷好釉漿的耐腐蝕夾具送入隧道窯焙燒，冷卻后形成骨瓷保護(hù)層；
㈨覆膜處理：在骨瓷保護(hù)層表面覆蓋復(fù)合膜，所述復(fù)合膜包括PTFE膜；在所述PTFE膜的一面涂有交聯(lián)粘結(jié)膠，所述復(fù)合膜具有交聯(lián)粘結(jié)膠的那一面與所述骨瓷保護(hù)層的外表面貼合；
交聯(lián)粘結(jié)膠的質(zhì)量百分比組分為：4-甲基環(huán)己基異氰酸酯：21～23%，氨基甲酸乙酯：16～18%，α-亞麻酸：2～4%，乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯：3～7%，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯：4～5%，過氧化苯甲酰：5.6～6.1%，丙烯酸丁酯：2.2～2.7%，交聯(lián)型丙烯酸酯乳液：8.1～8.3%，2-羥基-1,2-二苯基乙酮：1.1～1.5%，二甲基甲酰胺：1.2～1.7%，醋酸乙烯酯：余量；在熱壓的作用下將粘接復(fù)合劑與PTFE膜進(jìn)行高溫粘接復(fù)合，所述熱壓復(fù)合溫度為155～165℃，時間為1～1.5min，線壓力為1.6～1.8 Kg/mm；
㈩清洗,烘干，制得高強(qiáng)度夾具。
實施例二
本實施例的高強(qiáng)度夾具與實施例一基本相同，不同之處在于該高強(qiáng)度夾具其各成分的質(zhì)量百分比成分為：C：0.11%、Fe：3.53% 、Mn：1.14%、S：≤0.020%、P：≤0.030%、Cr：0.33%、Ni：2.26%、Zn：1.83%、Cu：2.27%、Mo：0.01%、Ag：0.21%、Pd：0.03%、Pt：0.02%、Au：0.15%、W：1.76%、Ta：0.01%、Nd：0.12%、Ce：0.03%、Eu：0.12%、Lu: 0.02%、氧化鈣：0.04％、滑石粉:0.74%、氧化鎂：0.27％、氧化銅：0.04％、氧化鐵：0.17％、二氧化錳：0.19％、氫氧化鐵：0.08％、氫氧化鋇：0.06％、氯化鎂：0.16％、硫酸鋇：0.06％，余量為Ti。
本發(fā)明不局限于上述實施例。凡采用等同替換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。