CN101801602B - 检查和再磨光工程部件的方法 - Google Patents

Abstract

对用过的或者损伤的工程部件进行再磨光是如下来进行的：使用消减表面工程工艺来从旧的或者损伤的临界表面上除去材料。该方法包括初始时在所述部件上进行所述工艺来从表面上除去第一量的材料，检查该部件的表面来确定损伤程度，和如果需要，随后进一步进行所述工艺来除去另外量的材料。

Description

检查和再磨光工程部件的方法

交叉引用的相关申请 

本申请要求2007年8月28日申请的美国临时申请第60/966417号的优先权，其的内容在此以它们全部引入作为参考。 

发明背景 

1.发明领域

本发明通常涉及使用消减表面工程技术(subtractive surfaceengineering techinques)来将金属部件再磨光(refurbishing)或者恢复回可接受的使用状况的方法，该消减表面工程技术将部件保持在几何公差内。该方法具体可以用于将部件制造或者抛光到金属与金属接触机构中所用的严格的公差内，以及用于原始制造几何形状说明书不存在或者不能获得之处。该方法进一步涉及一种评价这样的用于再磨光的部件以及其的再磨光产物的方法。 

2.相关领域说明 

用过的、旧的或者损伤的高价值金属部件和在存储、处理、组装和运输过程中损伤的新部件，包括凸轮轴杆，曲柄轴杆，轴承，齿轮等，有时候可以通过再次研磨或者重新加工(例如研磨，覆条等等)该部件的临界使用表面来进行再磨光。如果该操作是成功的，则部件可以重新投入使用，其的成本低于用新零件替换该部件的情况。但是，为了做到这样，机械师必须具有该部件的工程说明图(ESD)或者相当的说明页，以便能够正确的再磨光所述的临界表面。该ESD将包含信息例如用于原始制造该部件的全部的尺寸，全部尺寸的公差，该部件的材料和热处理，等等。需要这种信息来使得机械师能够正确的再次研磨或者重新加工该部件的临界表面和检查结果。 

同样，通常复杂的和昂贵的特殊加工部件(CST)需要夹持该金属部件来用于任何的再次研磨或者重新加工操作和/或部件的具体检查。机械师必须具有一套这样的CST，或者能够制造合适的工具来夹持和/或检查该部件。 

因为再磨光经常是在设备上进行的，而非在原始的设备制造厂(OEM) 进行的，因此ESD和/或CST很可能无法获得和不可能从OEM得到。实际上许多OEM不会将他们的ESD给予第三方。因此十有八九，这些部件将会非常浪费的被废弃。在许多情况中，不再生产替换部件或者需要长的订货购买时间。这会导致昂贵的机器利用率的损失或者导致加工所用的部件的整个机器的过早报废。 

另外，即使能够获得ESD和CST，但是仍然需要相当大量的人力和昂贵的装置来安装和进行再次研磨或者重新机械加工。对于仅仅一个单独的零件项(item)来说，重新机械加工的成本相对于所需的工作是不划算的。这通常是这样的情况，即，检修单个机器时；需要对少量的不同形状和尺寸的不同部件进行再磨光。通过再次研磨或者重新机械加工方法来进行再磨光的成本是非常昂贵的，因此不具有商业可行性。 

另外的问题是保持原始的公差。在某些情况中，再次研磨会除去过多的材料，以至于该部件变得偏小。在开始工作之前这并不总是能够确定的，并且在这样的方法中大量的废料片相当大的提高了所述工作的整体成本。通常再次研磨操作包含将所述部件安装和校准到磨具或者车床上，进行第一次通过，检查和调整该部件的对准，并且进行另一次通过来除去期望量的材料。有时候只是为了达到正确的对准就会需要多次的通过。在某些方法中，在单次通过中能够有效研磨的材料的最小量是10-20微米。如果需要三次通过来完成该部件的加工，则会除去多到60微米。例如，对于其中已经从轮齿的两个面上除去材料的齿轮齿来说，会产生120微米的总尺寸变化。 

另外一个问题是这些再磨光加工会导致表面材料移动、变形、侵入、撕裂、污点和/或金属重叠。这些在下文中称作“表面扭曲”形式的材料损坏会掩蔽检查技术的效力，以至于无法鉴别表面损伤和使得部件在没有成功复原的情况下重新投入使用。 

在最终的生产阶段对工程部件进行超级研磨(superfinishing)多年来是已知的。一种超级研磨方法是一种化学加速的振动研磨方法，获自REMChemicals，Inc.。该方法使用活性化学品例如适度酸性的磷酸盐溶液，其与所述部件以及一定量的非研磨性介质一起引入到振动研磨设备中。该化学品能够在部件的金属表面上形成相当软的转化涂层。介质元件的振动作用仅仅除去凹凸不平的凸出部分的涂层，留下了完整的凹下区域的涂层。通过不断的用活性化学品润湿该金属表面，将会不断的重新形成 涂层，这覆盖了其中刚刚露出的裸露的下层金属的这些区域，来提供一个新层。如果该部分比相邻区域高，则它会连续的被除掉，直到任何的粗糙度已经实质上被消除掉。关于这种超级研磨方法的一般性说明提供在共同拥有的US专利No.4491500、4818333和7005080中以及US专利公开No.US2002-0106978和US2002-0088773中，其每个在此引入作为参考。WO2004/108356中描述了这样的方法在大尺寸齿轮表面上的应用，其的内容同样在此引入作为参考。 

已经进行了研究来确定这样的方法在用过的齿轮再磨光中的效用。基于这样的研究已经确定在除去损伤例如外物损伤(FOD)，刻痕，微坑，凹坑，散裂，侵蚀等中确实能够达到有益的效果。部件能够再磨光的程度目前取决于按照对该零件的初始检查所确定的损伤深度。对于其中损伤深度小于AGMA(美国齿轮制造商联合会(American Gear ManufacturersAssociation))推荐的最大齿隙游移(backlash)0.1x的齿轮来说，再磨光通常被认为是可能的。对于超过这个深度的损伤来说，通常推荐将该零件废弃掉。基于这种损伤评价，初始评价的大部分比例的齿轮被认为不适于再磨光。另外，在使用超级研磨来进行再磨光的这些部件中，在处理后许多部件随后被废弃，这归因于过度损伤的存在，该过度损伤在处理后只是变得更明显。在这些情况中，不仅仅是将所述部件废弃掉，而且还浪费了进行一个完整的再磨光周期所花费的时间。 

可以利用金属部件的非破坏性测试程序来确定表面损伤的程度。但是，包含这样的程序的显微镜照相法和荧光渗透检查是非常复杂的，并且它们的进行非常大的增加了再磨光方法的整体成本。因此期望的是一种改进的用于评价再磨光用备件的方法，其能够修复更多的部件，而未必会增加成功修复每个部件所需的整体成本和时间。 

发明内容

根据本发明的第一方面，这里提供了一种检查和/或再磨光用过的或者损伤的部件的方法，其使用消减表面工程(SSE)方法来从该部件的旧的或者损伤的临界表面上除去材料，该方法包含：在部件上初始进行所述工艺来从表面上除去第一量的材料；检查该部件的表面来确定损伤程度；和随后进一步进行所述工艺来除去另外量的材料。通过仅仅在初始进行SSE方法之后进行损伤检查，已经令人惊讶的发现能够实现再磨光用备件的评价精度的提高，因为这种除去材料的方法不会造成表面扭曲。以 这种方式，能够增加接收完全的再磨光加工的备件的数目，并且降低了由于不正确的损伤检查而造成的随后丢弃的再磨光部件的数目。废弃部件的减少能够补偿进行该初始加工来除去第一量的材料而带来的额外的工作。类似的，当使用这种SSE方法时，消除了由于在再次研磨或者重新加工方法之后的表面损坏而造成的将该部件错误的重新投入使用的可能性，所述的表面损坏是因为在检查中掩蔽了下面的损伤而造成的。 

在本发明的上下文中，“初始进行所述方法”被理解为指的是这样的事实，即，该阶段是在从部件本身上除去任何其他材料之前进行。这不排除能够从部件表面上除去的其他材料，包括油脂、脏物、氧化层、焦渣、渍入的碎片和其他涂层。 

检查可以通过任何常规的适于确定外观损伤程度的方法来进行。在本发明的上下文中，“程度”被理解为包括任何合适的损伤度量，包括但不限于深度、面积、粗糙度等。在本发明的上下文中，“深度”被理解为相对于表面的最深的点；“面积”被理解为指的是表面平面上的损失面积；“外观”目的是指这样的事实，即，从外面来看，具有或者不具有标记物或者荧光渗透剂时，损伤对于肉眼是可见或者通过放大是可见的。提到这样的事实时，即，损伤检查是在初始进行所述方法之后进行的时，其目的是指这样的事实，即，在进行SSE方法之前，没有基于表面状况对部件进行初始的预选(例如废弃)。应当理解根据可见的宏观损伤例如破坏的轮齿或者轴承来对部件进行选择和废弃可以在所述加工之前的早期阶段进行。 

一种优选的检查方法是如下来进行的：目视确定和标记显眼区域(well lit area)中的损伤例如FOD，撕裂或者微坑，使用测量仪器例如尺子来照相记录所述的位置，沿着损伤进行直接轮廓曲线测量以及以文件记录该损伤程度。类似的，另外一种优选的检查方法是下述文献中所述的石墨和带子升降(graphite and tape lifting)方法：McNiff，B；Musial，W.；Errichello，R.；“Documenting the Progression of Gear Micropitting in theNREL Dynamometer Test Facility”；美国风能联合会风能2002年会的2002年会报告(2002 Conference Proceedings of the American Wind EnergyAssociation WindPower 2002 Conference)，2002年6月3-5日，波特兰，俄勒冈州，华盛顿，DC：美国风能联合会(American Wind EnergyAssociation)，2002；第5页，其内容在此以它们全部引入作为参考。这 种石墨和带子升降方法对于在部件再磨光的修复阶段过程中绘制损伤位置图来用于比较是特别有用的。 

在下面提到的SSE方法意在表示一种平面化方法，其能够同时的从金属部件的处理表面上除去少的、基本上均匀的、受控量的材料，而不会引起表面扭曲。该SSE方法可以单个进行或者在大量的部件上同时进行。落入SSE方法定义中的方法包括但不限于振动抛光和化学加速的振动抛光，其使用非研磨性介质法，研磨性介质方法，拖拉式抛光机，长杆毛刺清理机，离心分离圆盘机，研磨性介质滚动，松散研磨滚动，长杆毛刺清理机，离心分离圆盘机，Abral^TM方法和基于糊的方法。优选的方法本质上是各向同性的，并且基本上不会在抛光表面上产生定向的痕迹。 

通过使用SSE方法，可以至少从旧的或者损伤的临界表面上安全的和成本有效的除去最小量的材料。因此能够实现对于高价值的用过的金属部件的再磨光。要注意特别重要的是SSE方法能够不引起表面扭曲的除去材料，因此曝露了真实的图案，用于检查所形成的表面的性能。具体的，一旦已经除去了金属部件的表面层，则能够更好的确定微坑、凹坑、刮伤、侵蚀或者动态疲劳裂纹的真实程度。具体的，已经发现在通过SSE方法除去外层之后，亚表面损伤例如亚表面微裂纹的存在和/或程度会仅仅变得明显和/或可测量。其他方法包括加工(研磨，车削)，抛光，喷砂物理扭曲表面。这样的表面扭曲实际上会掩盖或者加大亚表面损伤，使得随后的损伤检查不太准确，并且有可能将再磨光不成功的部件重新投入使用。 

所提出的SSE方法还被相信比以前使用的再次研磨或者重新加工方法更可靠。具体的，它们不太易于因为部件在处理机器中错误的位置而引起装配失效。此外，研磨和机加工方法易于导致被称为回火灼伤的冶金损伤。这些机械加工方法通常需要最终的Nital蚀刻检查来确保回火灼伤没有损毁所述部件。本发明不需要回火灼伤检查，尽管它被理解为这可以因为其他原因而进行。 

根据本发明一种优选的实施方案，所述方法可以包含：短时间进行SSE来显示表面损伤；检查该表面；确定表面损伤的程度和初始预测的切削量-如果预测的切削量超过了几何公差，则废弃部件-如果预测的切削量处于可接受的几何公差范围内，则继续进行；进行SSE来显示亚表面 损伤；监控部件表面来确定亚表面损伤的程度或者存在，并且如果需要，则改变最初的切削量估计-如果预测的切削量超过了几何公差，则废弃部件-如果预测的切削量处于可接受的几何公差范围内，则继续进行；继续进行SSE来除去预定的切削量；最后检查处理过的表面来确定部件是否适于重新使用。以这种方式，能够随着材料的除去来观察亚表面损伤的发展变化，并且能够确定是否以及何时部件已经进行了令人满意的再磨光。 

具体的，已经发现用于SSE方法的一种重要的指示物并不总是损伤的整体深度，而是最大表面积损伤的点或者最大表面粗糙度的点。初始时除去表面材料会引起某种程度的外观损伤生长。通过除去材料会使得这样的掩蔽的损伤曝露出来。一旦它已经达到了它的最大程度，并且面积和/或深度和/或粗糙度开始降低，则可以终止该方法，即使依然存在着损伤例如残留的微坑或者侵蚀凹坑。以这种方式，即使损伤的总深度超出了能够接受的范围，也可以对该部件进行成功的处理，而不会导致该部件超出公差之外。在本文中要指出的是，微坑本身未必是有害的，并且其能够在延长的使用期内保持稳定。据信除去了底切的、掩蔽的和不稳定的金属能够留下通常稳定的残留微坑区域，该区域在重新投入使用时不会生长变大或者产生另外的碎片。关于微坑和其他表面和亚表面损伤的性质进一步的信息是由上面引入的R.L.Errichello的参考文献来提供的。 

根据本发明的另一方面，对于具有损伤(该损伤包含例如微坑)的部件来说，所述的方法可以包括确定至少某些微坑区域的程度和位置，由此在随后的阶段中，监控该微坑区域的深度、粗糙度和/或表面积，并且一旦其表现出减少的趋势，则终止所述的方法。这可以通过关注这样一个点来进行确定，在该点时，随后的测量显示损伤的程度等于或者优选小于在先确定的损伤程度。根据SSE方法的一个重要的优点，由于部件不需要“安装”或者精确的布置，因此如果需要，它能够容易的取出进行检查。此外，因为SSE方法是一种有效的连续性方法，因此可以根据期望的频率重复进行检查，这能够非常精确的监控损伤除去的进展。如同将要理解的那样，这样的增加的监控对于在每次通过时除去定量的材料的加工程序来说是不可能的。通过使用轮廓曲线仪，卡钳，尺子，千分尺，取证配样(witness coupon)，指示物和/或石墨和带子升降(graphite and tape lifting)方法，可以进行SSE方法，同时确保部件处于几何公差内，该公差基于该部件的常识，例如它的质量等级。 

根据本发明仍然的另外一种优点，可以基于残留的损伤的量或者当该损伤已经基本上被除去时，终止所述的方法。通过使用SSE来精确的监控在深度和广度两方面的损伤，以及除去的材料增量性能，结果能够准确的确定损伤基本上被除去时的时间点。在本文中，“基本上除去”可以根据期望的所需抛光来逐件进行定义。可以将它选择为其中例如最深的损伤被处理的点：损伤已经完全消失；损伤深度小于它的初始深度的5％；损伤深度小于10微米；损伤面积小于它的初始程度的50％，30％或者10％；表面粗糙度降低；Ra小于0.25微米。 

根据所述方法的一种优选的实施方案，在最初的SSE加工阶段中除去了0.1微米-10微米厚的材料。已经发现在大部分情况中，这种量的材料适于显示实际损伤的原始程度。应当理解在随后的阶段中可以除去更多或者更少量的材料，来进一步显示、监控和除去损伤。对于随后除去的材料的量的计算可以基于在初始加工之后的检查来进行。 

本发明的一个重要的方面是监控除去的材料的量。对于许多SSE方法来说，可以使用取证配样(witness coupon)，其的材料与再磨光的部件的材料相同或者相似。这经历了与部件相同的条件，并且可以使用千分尺来监控它的尺寸的减少。但是，这样的程序对于某些因素是敏感的。该取证配样(witness coupon)必须是与所述部件的相同或者相似的冶金组成，目的是以相同的速率进行消耗。此外，因为它的截然不同的几何形状，因此它的尺寸减少将不同于所述部件。可选择的，对于一种已知的程序而言，可以基于加工时间来除去材料。在优选的化学加速的振动抛光方法的情况中，操作者可以知道某些等级的钢是以1微米/小时的速率消耗的，并且因此对该方法进行调整。这样的方法也会遭受错误，因为对于未知的部件来说，需要评估例如钢的等级，并且其他的因素例如侵蚀或者表面光洁度会影响所述的结果。根据本发明一种优选的方面，可以依靠提供在待加工部件表面上的深度指示物来监控所述的程序。这些指示物可以是凹槽、凹口、图案等已知的深度或者几何形状，由此给定量的材料的除去引起了该指示物的变化或者消失。这样的指示物可以提供在相应表面上的一个或多个位置上，并且可以提供来指示一个深度或者一系列深度。该深度指示物还可以是已经存在于部件上的已知的标记形式， 例如在工程部件的情况中，可以使用残存的研磨线的除去来作为指示。虽然这样的研磨线的深度在部件之间会发生变化，但是已经惊讶的发现它们的使用是便利的，因为它们的深度通常与再磨光的部件的质量和公差有关：高公差的部件会具有1微米深的非常细微的残留研磨线，而低公差的部件会具有10微米深的研磨线。使用例如10x的放大率，通过原位的目视检查能够容易的确定研磨线(或者其他指示物)的除去。该指示物还可以用来校准用于进一步除去材料的加工。因此，如果使用化学加速的振动抛光加工在1小时内除去了2微米，则可以预期在8小时加工中将除去16微米。 

在本发明一种有利的实施方案中，所述方法可以在多个用过的部件上进行，由此在初始进行所述工艺之后，通过检查，废弃掉的其中损伤程度大于预定的可允许量(例如其中显示出动态疲劳裂纹)的这些部件。以此方式，数千个部件可以同时以一种特别成本有效的方式来进行再磨光。通过在全部的部件上进行初始的程序，并且仅仅在该方法之后进行检查，从而能够实现提高的效力，以及整体增加的回收率(即，降低了损耗)。最优选，多个用过的部件可以同时进行再磨光，由此至少在SSE方法中，该部件全部经历了相同的加工条件。 

根据本发明的另一方面，对于大批的部件来说，基于统计计算的最大除去的材料量，全部的部件可以经历预定时间的SSE方法，而不需进行初始检查。其后，可以单个的或者以样品为基础对所述部件进行检查，并且确定接受还是废弃该部件。在这种具体的情况中，因为开始时计算了达到最大统计可接受除去量的材料除去，同时保持几何公差，因此将不进行随后的进一步的加工。 

对于批次加工来说，所述部件可以相同或者不同。同时的加工因此可以在大量相同的部件上或者大量不同的部件上进行，例如全部的来自单个机器的齿轮，轴杆，轴承等。因为不需要单个的装配，因此该部件能够(至少在初始时)容易的进行一起的处理，并因此经历了相同的加工条件。这会受益于例如质量控制的观点，因为可以预期到对于一个部件的表面光洁度的测试能够平等的应用于另一个部件。这具体可以应用于其中全部的部件是冶金上类似的这样的情况，但是也可以应用于不相似的材料的情况。在某些情况中，可以将不打算进行处理的部件的零件进行掩蔽或者可以在所述程序部分完成之后进行掩蔽。 

SSE方法可以通过质量抛光装置例如振动碗和盆，长杆和拖拉式抛光机机等等，使用研磨性介质方法，研磨性化合物方法或者带有研磨性或者非研磨性介质的化学加速的振动加工方法来进行。一种最优选的程序是化学加速的振动超级研磨方法。该方法本身已经表现出在生产极低的表面粗糙度(Ra小于0.1微米)的各向同性抛光中极高的效率。此外它具有增加的优点，即，能够稳定残留的腐蚀坑，这是因为适度的磷酸盐活性化学品能够将氧化铁转化为磷酸铁，因此抑制了进一步的蔓延。 

根据本发明的一种重要的优点，该SSE方法能够达到小于0.25微米的表面光洁度Ra。以此方式，不但能够对部件进行再磨光，而且其还受益于超级研磨的超光滑表面这样已知的优点。这可以在单个设备中通过单个程序来实现。 

通常，所述的方法可以不需参考部件的工程说明图或者相当的说明页来进行。进行所述工艺的人因此不太受制于制造商所施加的限制-特别是在第三方甚至不能获得ESD的情况中。相同的SSE方法和装置因此也可以用于经济的再磨光几何形状不同的部件，无论是几个还是数千个。最重要的，该程序需要比再次研磨或者重新加工方法少得多的人力、时间和费用来装配和加工，并且不会因为表面扭曲，该表面扭曲会掩蔽表面损伤。该方法还可以无需使用特殊加工部件来进行，因此对于例如一次性的零活来说产生了相当大的费用降低。但是，不排除会需要某些特殊工具来举起、支撑、分解部件等等。 

在一种实施方案中，本发明进一步涉及一种根据上述方法再磨光的工程部件。该再磨光的部件可以除去一定量的材料来充分稳定损伤，该损伤是由于例如外物损伤，刻痕，微坑，凹坑，散裂，侵蚀等造成的。该部件可以具体的通过残留的稳定损伤的存在来区分。 

最优选的，该部件可以具有抛光到小于0.25微米的表面粗糙度Ra的表面，虽然也可以达到小于0.1微米或者甚至小于0.05微米的光洁度。重要的，在大尺寸损伤例如FOD的情况中，所述凹坑的边缘或者边沿可以通过该加工来平坦化，而不会在所述区域产生另外的损坏。 

本发明的部件可以是选自下面的任何的金属工程部件：齿轮，轴杆，轴承，活塞，轮轴，凸轮，支座，密封垫。本发明还被认为包括了成套的部件例如用于单个机器的成套部件，在其中每个部件已经通过同样的方法抛光到同样的最终状态。 

在另一方面，本发明涉及一种检查用过的工程部件的亚表面损伤的方法，其使用消减表面工程工艺来从部件的临界表面上除去材料，该方法包含：在部件上进行所述工艺来从表面上除去多个材料；检查该部件的表面来确定外观损伤的程度；和以该检查为基础，确定该部件是否适于重新使用或者是否应当废弃该部件。在本发明的一种简单的形式中，全部的部件可以以一个足以将该部件保持在所需公差内的量进行加工。然后以例如残留损伤的绝对最大尺寸或者深度为基础进行确定。通过进行因此所述的程序，而不是以表面损伤为基础首先进行部件的检查和预选，因此能够实现提高再磨光的效率的益处，这避免了过早确定程序的成本和不精确。 

在一种优选的实施方案中，在进行决定之前，所述的方法可以包含另外的进行至少一个另外的除去和检查材料的检查周期。该检查周期可以进行重复，直到外观损伤的程度变稳定。对于例如微坑来说，这会包含确定至少一个微坑区域的尺寸、深度和/或粗糙度，并且将其与在前面的周期中所确定的程度进行对比。当微坑的程度小于在前面的周期所确定的程度时，可以例如终止所述方法。可选择的，所述方法可以在损伤已经基本上被除去时终止。该检查方法的其他特征可以基本上如上下文中的再磨光所述。 

附图说明

本发明另外的特征和优点将通过参考下面的附图来进行理解，在其中： 

图1A-D表示了风力涡轮机齿轮在它根据本发明一种实施方案的再磨光过程中，在不同阶段的轮齿的石墨升降(graphite lift)记录； 

图2A-D表示轮廓曲线仪沿着图1A-D所记录的轮齿的微坑区域的轨迹线；和 

图3A，B表示了轮廓曲线仪沿着根据本发明第二个示例性实施方案的轮齿的微坑区域的轨迹线。 

具体实施方式

实施例1 

下面是本发明示例性实施方案的说明，其是在表I详述的52”(130cm)的风力涡轮机输入级环形齿轮上进行的。 

将该齿轮从船运材料中解包出来，并且目视检查宏观损伤例如坏掉的或者破裂的轮齿和明显的FOD。出于该实施例的目的，使用表II的轮廓曲线仪，用照相法、石墨升降(graphite lift)和轮廓法(profilometry)记录表面损伤例如FOD、侵蚀、微坑和大坑。 

图1A表示了被怀疑为在轮齿(随后视为轮齿1)的侧面上的微坑的石墨升降(graphite lift)。箭头指示了轮廓曲线仪测量的损伤区域。这个区域被选择为一种示例性的测量位置，这归因于损伤的严重性，并且损伤点的独特性使得它在整个测试过程中容易被发现。 

图2A是沿着轮齿1上所确定的微坑面积的轮廓曲线仪表面粗糙度轨迹线，其显示Ra-18微英寸(.457微米)，Rmax-158微英寸(4.0微米)和Rz-90微英寸(2.29微米)。该轨迹线的纵向尺寸是100微英寸(0.25微米)。该结果表示在下表VII中。 

将该齿轮安装到根据表III的振动碗上，该碗填充有表IV的介质，并且供给有表V的加细(refinement)化学品。 

该机器与加细化学品的流动一起开始。将所述齿轮完全淹没到介质下，并且完全用加细化学品进行润湿。将加细化学品连续的一直流入到该振动碗中。该振动碗没有安装有排液阀，以使得加细化学品连续的从三个分开的狭缝化的排液位置排出。将该齿轮用加细化学品加工1小时，然后从碗中取出进行检查。在检查过程中停止振动碗和加细化学品的流动。查找轮齿1，用湿布清洁，并干燥。 

用石墨升降(graphite lift)记录轮齿1上的微坑面积的变化，如图1B所示。观察到整体微坑面积的减少和在齿轮原始制造过程中产生的残留的研磨线的减少。通过轮廓法，在与图1B中的箭头所示的初始检查相同的位置上记录表面粗糙度Ra、Rmax和Rz。在显眼区域中还目视检查了该齿轮，来确认在初始加工之后是否表现出更多损伤。在这种检查中，注意到在大部分轮齿上的大量的FOD损伤。在该宏观损伤检查中观察到大部分的FOD损伤，但是在初始加工和检查之后，它的整个程度将变得更明显的。轮廓曲线仪读数显示了在初始的加工期之后，表面粗糙度已 经增加到Ra-29微英寸(.737微米)，Rmax-427微英寸(10.8微米)和Rz-154微英寸(3.91微米)。这种表面粗糙度(Ra，Rmax和Rz)的增加显示了“表面扭曲”掩蔽了在表面上所观察的损伤的真实深度。 

然后将该齿轮用加细化学品加工另外1小时，并且取出来进行检查。在检查过程中停止振动碗和加细化学品的流动。查找轮齿1，用湿布清洁，并干燥。用石墨升降(graphite lift)记录轮齿1上的微坑面积的减小，如图1C所示，其显示了微坑面积的减小。还能够看到齿轮原始制造过程中产生的残留的研磨线已经基本上被除去。 

通过轮廓法，在与初始检查相同的位置上记录表面粗糙度Ra、Rmax和Rz。图2C是沿着初始检查中的轮齿1上所示的微坑面积的表面粗糙度轨迹线。其显示了下面的值：Ra-11微英寸(.279微米)；Rmax-282微英寸(7.16微米)；和Rz-71微英寸(1.80微米)。还应当注意表面粗糙度现在已经比在加工1小时之后所测量的值降低了。 

将该齿轮随后用加细化学品再加工2个小时，然后取出来进行检查。在检查过程中停止振动碗和加细化学品的流动。查找轮齿1，用湿布清洁，并干燥。用石墨升降(graphite lift)记录轮齿1上的微坑面积的变化，如图1D所示。现在可以看到损伤程度已经明显降低，并且研磨线已经完全被除去。 

通过轮廓法，在与初始检查相同的位置上记录表面粗糙度(Ra、Rmax和Rz)。图2D是沿着初始检查中的轮齿1上所示的微坑面积的表面粗糙度轨迹线。其显示了下面的值：Ra-3微英寸(.076微米)；Rmax-23微英寸(.58微米)；和Rz-17微英寸(.43微米)。还应当注意表面粗糙度在该延伸加工中降低到明显低于初始值的值。 

在4h后，根据粗糙度和残留表面损伤面积的稳定降低以及低于12微英寸(0.3微米)的Ra值的检查，可以认为该齿轮已经被再磨光。残留的表面损伤在单个区域中是小的，并且彼此远隔，这样在残留的损伤之间保持了明显稳定的表面积。此外，在原始制造过程中产生的全部研磨线被从该轮齿侧面除去。但是，在完成所述加工后没有观察到新的损伤。残留的损伤通过目视和石墨升降(graphite lift)检查是明显可见的。 

将该齿轮放回到振动碗中，使用表VI的磨光化学品进行所述加工的磨光阶段。 

停止加细化学品。将磨光化学品引入到所述碗中来从该碗中冲洗加细化学品，并且从齿轮表面上除去在加细阶段形成的转化涂层。将该齿轮磨光1.5小时，并且确认完成。最终的目视检查显示加工后在轮齿1上保留了少量的残留损伤。基于在先的测量，可以估算出在4小时的加工过程中，从每个轮齿侧面上除去了不大于400微英寸(10微米)的坯料(stock)。 

根据表VII中所公开的结果，可以看出在初始加工1小时后测量表面上的粗糙度值增加。在另外1小时的加工之后，这些值再一次相对于初始区域类似的放大。在4小时的加工后，能够观察到粗糙度的显著降低，并且整个损伤度明显降低。 

对所述零件的定性评价同样显示整体的损伤度明显降低。 

实施例2 

进行了根据表VIII的第二个大量输入级阶段行星齿轮。 

将该齿轮从船运材料中解包出来，并且目视检查宏观损伤。用照相 法、轮廓法和石墨升降(graphite lift)技术记录表面损伤例如FOD和微坑。图3A是使用表IX的轮廓曲线仪记录的沿着微坑区域的表面粗糙度轨迹线，该轨迹线的纵向尺寸是10微米。 

根据初始检查记录的表面粗糙度值Ra-0.68微米，Rmax-7.63微米和Rz-4.02微米。 

将该齿轮安装到根据表X的振动盆中，该盆含有根据上表V的介质。 

该机器是与表IV所示的加细化学品的流动一起开始的，但是32升/小时的稍高的流速。将该齿轮整体淹没到介质下，并且完全用加细化学品进行润湿。将该齿轮用加细化学品加工6小时，并且基于相应新部件的近似材料除去率的现有知识，最多除去大约15微米。定期检查该齿轮。检查的组成如下：停止所述的振动盆和加细化学品，从几个轮齿移去介质，并且目视评价损伤除去的进展。在达到最大的时间/所允许的材料除去率时，停止加细化学品的流动，并且使用表VI的磨光化学品立即开始磨光化学品流动。将该齿轮磨光3小时，并且确认完成。 

用照相法、轮廓法和石墨升降(graphite lift)技术记录表面损伤例如FOD和微坑。图3B是在1微米纵向尺寸上沿着微坑区域的表面粗糙度轨迹线。它显示了下面的值：Ra-0.07微米，Rmax-0.94微米和Rz-0.61微米。最终的目视检查显示在加工之后在轮齿上保留着残存的微坑。石墨升降(graphite lift)结果显示微坑面积没有明显的降低，但是轮廓曲线仪测量显 示深度明显降低。在所述加工过程中对部件的目视监控显示损伤是稳定的，并且没有观察到新的损伤。残留表面损伤区域具有低于0.3微米的Ra值。将该齿轮在加细周期中加工规定的时间量，目的是保证将在原始制造过程中产生的全部的研磨线从轮齿侧面除去。基于这些观察，所述零件被认为进行了再磨光。 

为了清楚起见，这里没有描述执行本发明方法的全部的可能性。应当理解在所述方法实际的实施方案的发展和执行中，可以进行众多的具体的执行决定来实现具体的目的，例如与相关的系统和相关的商业限制相适应，其将从一种执行变为另外一种。此外，应当理解这样的发展努力可能是复杂的和耗时的，但是仍然是受益于本发明的本领域技术人员惯常采用的。 

除了上述这些之前，可以对此处所述的结构和技术进行另外的改变，而不脱离本发明的主旨和范围。因此，虽然已经描述了具体的实施方案，但是这些仅仅是示例性的，并非对本发明范围的限制。 

Claims (22)

1.一种检查工程部件的亚表面损伤的方法，其使用消减表面工程工艺来从该部件的临界表面上除去材料，其中所述部件是金属部件，所述金属部件选自：齿轮、轴杆、轴承、活塞、轮轴、凸轮、支座和密封垫，并且其中所述消减表面工程工艺是指一种平面化方法，其能够同时从金属部件的处理表面上除去少的、基本上均匀的、受控量的材料，而不会引起表面扭曲，该方法包含：

a).在部件上进行所述工艺来除去所述金属部件的表面层；

b).检查该部件的表面来确定外观损伤程度；

c).在该检查的基础上确定是否：

i.该部件被充分地再磨光以重新使用；或者

ii.该部件应当废弃；

其中该消减表面工程工艺是一种化学加速的振动工艺。

2.根据权利要求1的方法，其包含进行至少一个另外的检查周期，由此对于每个另外的检查周期来说，重复a)、b)和c)i中至少一个阶段。

3.根据权利要求2的方法，其中重复该检查周期，直到外观损伤程度变稳定。

4.根据权利要求2的方法，其中所述损伤包含微坑，阶段b)包含确定至少一个微坑区域的程度，阶段c)包含将该微坑区域的程度与在先的周期中确定的程度进行对比。

5.根据权利要求4的方法，其中当微坑区域的程度小于在先的周期中所确定的程度时，则终止该方法。

6.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中当损伤基本上被除去之后，则终止该方法。

7.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中在阶段a)的过程中，除去了0.1微米-10微米厚的材料。

8.根据权利要求1-4中任一项的方法，其用于检查多个用过的部件，由此在相同的加工条件下，对全部的部件同时进行阶段a)。

9.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中进行该从表面上除去材料的加工，来达到小于0.25微米的表面光洁度Ra。

10.根据权利要求1-4中任一项的方法，该方法能够这样来进行，即，无需参考该部件的工程说明图或者相当的说明页。

11.根据权利要求1-4中任一项的方法，其进一步包含在待处理的表面上提供指示物，并且检查该指示物来确定除去的材料的量。

12.一种再磨光工程部件的方法，其使用消减表面工程工艺来从部件的旧的或者损伤的临界表面上除去材料，其中所述部件选自：齿轮、轴杆、轴承、活塞、轮轴、凸轮、支座和密封垫，并且其中所述消减表面工程工艺是指一种平面化方法，其能够同时从金属部件的处理表面上除去少的、基本上均匀的、受控量的材料，而不会引起表面扭曲，该方法包含：

a).在该部件上初始进行所述工艺，来除去所述金属部件的表面层；

b).检查该部件的表面来确定损伤程度；和

c).随后进一步进行所述工艺来除去另外量的材料；

其中该消减表面工程工艺是一种化学加速的振动工艺。

13.根据权利要求12的方法，其进一步包含重复阶段b)和c)。

14.根据权利要求13的方法，其中重复阶段b)和c)，直到损伤程度变得稳定。

15.根据权利要求13的方法，其中该损伤包含微坑，阶段b)确定至少某些微坑区域的程度，由此在随后的阶段b)和c)中，监控该微坑区域的程度，并且一旦该微坑区域的程度变得稳定，则终止所述方法。

16.根据权利要求12-15中任何一个的方法，其中当损伤已经基本上被除去时，则终止该方法。

17.根据权利要求12-15中任何一个的方法，其中在阶段a)的过程中，除去了0.1微米-10微米厚的材料。

18.根据权利要求12-15中任何一个的方法，其用于再磨光多个用过的部件，由此在初始进行所述工艺之后，当损伤程度大于预定的量时，则废弃那些部件。

19.根据权利要求12-15中任何一个的方法，其用于同时再磨光多个用过的部件，由此至少在阶段c)的过程中，使得所述部件全部经受同样的加工条件。

20.根据权利要求12-15中任何一个的方法，其中进行所述工艺来达到小于0.25微米的表面上的表面光洁度Ra。

21.根据权利要求12-15中任何一个的方法，该方法能够这样来进行，即，无需参考该部件的工程说明图或者相当的说明页。

22.根据权利要求12-15中任何一个的方法，其进一步包含在待处理的表面上提供指示物，并且检查该指示物来确定除去的材料的量。