CN106222680B - 一种钢圈车轮表面处理工艺 - Google Patents
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Abstract
发明公开了一种钢圈车轮表面处理工艺，包括以下步骤：1）清洗；2）表面预热；3)表面变质处理；4）清洗冷置；5）淬火处理。本发明处理钢圈车轮表面具有高耐磨性、高硬度、高韧性及高抗冲击性能，配合后续的淬火处理，优化出最佳的淬火时间、淬火温度,并调整了回火时间及回火温度,从而提高钢圈车轮的冲击韧性和硬度,且内外硬度均衡，钢圈车轮覆层表面的显微硬度极高，能够更进一步提高耐盐腐蚀性和耐应力腐蚀破裂性，并且极大的提高了钢圈车轮的耐疲劳强度，延长了其寿命，相较于未处理的钢圈车轮的寿命提高了3‑4倍。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面处理领域，特别是涉及一种钢圈车轮表面处理工艺。
背景技术
钢圈车轮即轮毂，是轮胎内廓支撑轮胎的圆桶形的、中心装在轴上的金属部件，其使用环境跨度非常大，有的需要经常在恶劣的环境下长时间工作，因此需要对刚加工完成的钢圈车轮表面进行表面处理，从而提高钢圈车轮的表面机械性能，而现有的钢圈车轮表面处理工艺满足不了某些恶劣环境下长时间工作的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢圈车轮表面处理工艺，通过以下技术方案实现：
一种钢圈车轮表面处理工艺，包括以下步骤：
1）清洗
将钢圈车轮放入清洗剂中，先浸泡20分钟，再在36-40℃下采用超声波震荡15分钟，然后，将清洗剂煮至沸腾，让钢圈车轮在沸腾中的清洗剂中浸泡30分钟后，取出钢圈车轮，在42-48℃下烘干；所述清洗剂由下述重量份的原料制得：十二烷基硫酸钠4、N-酰基谷氨酸钠3、乳酸钠2、木质素磺酸钠1、烷基醇酰胺2、三乙醇胺4、月桂酸钠0.1、柠檬酸钠2、松节油1、异丙醇0.2、叶绿素0.01、辣红素0.01、水70；
2）表面预热
将钢圈车轮先置于真空中，并将温度调整为36-40℃，过50s后，将钢圈车轮放入氮气环境下，温度为220-230℃，保温处理30-40min；
3）表面变质处理
将预热后的钢圈车轮置于652-654℃下，将变质剂均匀喷到钢圈车轮表面，每隔25min均匀喷洒一次，总共喷洒3-4次，每次喷洒完变质剂后，立刻均匀喷洒一次质量浓度为2.65%的碳酸氢钠溶液；所述变质剂按质量百分比计由以下成分制成：12%氟化钠、24%氯化钠、14%氯化钾、12%氯化钙、36%二氧化硅、2%陶瓷土，所述变质剂制备方法为：将氟化钠、氯化钠、氯化钾、氯化钙、二氧化硅、陶瓷土利用研磨机研磨成粉末，均匀混合到一起，粉末粒度为800-1000目；
4）清洗冷置
待钢圈车轮自然冷却至室温后，表面采用去离子水冲洗2-3遍，然后将其放置到-12±2℃下35-38min，然后再自然恢复至室温；
5)淬火处理
将钢圈车轮升温至925～954℃，进行高温淬火，在280～300℃下进行回火，其中，所述高温淬火的保温时间为1.2-1.5小时，所述回火的保温时间为2.2-2.5小时，即可。
本发明处理工艺中采用的清洗剂的具有强力去垢的功效，能有效去除金属表面的水垢和高温氧化皮，使金属表面光亮，清洗时间短，清洗温度低，能够为本发明后续表面处理打下坚实的基础，从而提高钢圈车轮的表面机械性能。
对钢圈车轮采用变质剂处理并配合喷洒一定浓度的碳酸氢钠溶液，有助于在钢圈车轮表面形成化学吸附膜，达到表面防护的目的，通过此表面变质处理可降低其腐蚀速率，能够使得钢圈车轮表面具有高耐磨性、高硬度、高韧性及高抗冲击性能，配合后续的淬火处理，优化出最佳的淬火时间、淬火温度,并调整了回火时间及回火温度,从而提高钢圈车轮的冲击韧性和硬度,且内外硬度均衡，钢圈车轮覆层表面的显微硬度极高，能够更进一步提高耐盐腐蚀性和耐应力腐蚀破裂性，并且极大的提高了钢圈车轮的耐疲劳强度，延长了其寿命，相较于未处理的钢圈车轮的寿命提高了3-4倍。
本发明的有益效果是：本发明处理钢圈车轮表面具有高耐磨性、高硬度、高韧性及高抗冲击性能，配合后续的淬火处理，优化出最佳的淬火时间、淬火温度,并调整了回火时间及回火温度,从而提高钢圈车轮的冲击韧性和硬度,且内外硬度均衡，钢圈车轮覆层表面的显微硬度极高，能够更进一步提高耐盐腐蚀性和耐应力腐蚀破裂性，并且极大的提高了钢圈车轮的耐疲劳强度，延长了其寿命，相较于未处理的钢圈车轮的寿命提高了3-4倍。通过使用本发明处理过的钢圈车轮，钢圈车轮尺寸稳定，高温变形小,表面硬度达HV2200以上,干摩擦系数降低至0.1-0.15,耐磨性提高了320%,综合性能满足极其恶劣的环境使用要求。
具体实施方式
一种钢圈车轮表面处理工艺，包括以下步骤：
1）清洗
将钢圈车轮放入清洗剂中，先浸泡20分钟，再在36-40℃下采用超声波震荡15分钟，然后，将清洗剂煮至沸腾，让钢圈车轮在沸腾中的清洗剂中浸泡30分钟后，取出钢圈车轮，在42-48℃下烘干；所述清洗剂由下述重量份的原料制得：十二烷基硫酸钠4、N-酰基谷氨酸钠3、乳酸钠2、木质素磺酸钠1、烷基醇酰胺2、三乙醇胺4、月桂酸钠0.1、柠檬酸钠2、松节油1、异丙醇0.2、叶绿素0.01、辣红素0.01、水70；
2）表面预热
将钢圈车轮先置于真空中，并将温度调整为36-40℃，过50s后，将钢圈车轮放入氮气环境下，温度为220-230℃，保温处理30-40min；
3）表面变质处理
将预热后的钢圈车轮置于652-654℃下，将变质剂均匀喷到钢圈车轮表面，每隔25min均匀喷洒一次，总共喷洒3-4次，每次喷洒完变质剂后，立刻均匀喷洒一次质量浓度为2.65%的碳酸氢钠溶液；所述变质剂按质量百分比计由以下成分制成：12%氟化钠、24%氯化钠、14%氯化钾、12%氯化钙、36%二氧化硅、2%陶瓷土，所述变质剂制备方法为：将氟化钠、氯化钠、氯化钾、氯化钙、二氧化硅、陶瓷土利用研磨机研磨成粉末，均匀混合到一起，粉末粒度为800-1000目；
4）清洗冷置
待钢圈车轮自然冷却至室温后，表面采用去离子水冲洗2-3遍，然后将其放置到-12±2℃下35-38min，然后再自然恢复至室温；
5)淬火处理
将钢圈车轮升温至925～954℃，进行高温淬火，在280～300℃下进行回火，其中，所述高温淬火的保温时间为1.2-1.5小时，所述回火的保温时间为2.2-2.5小时，即可。
采用电阻炉加热自约束热疲劳试验机进行热疲劳试验。热疲劳试样装卡在立方卡具的四个侧面，保证每块试样的加热与冷却位置一致。通过传动装置上下垂直运动，从而达到试样加热以及冷却的自动化完成。采用设时自控，热电偶测量并控制温度。试样在室温25℃至800℃之间进行加热与冷却的热循环。采用计数器进行自动计数。调整并保持炉温800℃，水温20℃（流动自来水）。快速加热试样。加热、冷却一次作为一个循环，每次循环加热时间为120s，入水冷却时间为5s，直至预定循环次数。对于研究热疲劳裂纹萌生的试样，每循环400次，取下试样，抛光去除表面氧化膜，测量表面裂纹长度，以0.1mm作为裂纹萌生长度，记下试样裂纹萌生循环次数。观察并对裂纹的萌生位置照相。对于研究热疲劳裂纹扩展的试样，每循环200次，取下试样，抛光并观察。确定裂纹已经萌生后，每循环200次观察裂纹并对能反映裂纹扩展路径特征的位置照相。
表1
由表1可以看出，在进行到14000次的时候，常规处理的钢圈车轮热疲劳裂纹在长度、宽度及深度等方面开始扩展，但本发明处理的钢圈车轮尚未萌生裂纹；进行到25000次时，常规处理的钢圈车轮裂纹变得更加粗大，且常规处理的钢圈车轮裂纹的缝隙内出现明显的氧化迹象；但本发明处理的钢圈车轮进行到31000次时，裂纹仅为0.15mm，而且本发明处理的钢圈车轮裂纹扩展较为均衡，主裂纹相对其他组织扩展较慢，因此，经过本发明处理的钢圈车轮耐疲劳性能更加的优越。
Claims (1)
1.一种钢圈车轮表面处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1）清洗
将钢圈车轮放入清洗剂中，先浸泡20分钟，再在36-40℃下采用超声波震荡15分钟，然后，将清洗剂煮至沸腾，让钢圈车轮在沸腾中的清洗剂中浸泡30分钟后，取出钢圈车轮，在42-48℃下烘干；所述清洗剂由下述重量份的原料制得：十二烷基硫酸钠4、N-酰基谷氨酸钠3、乳酸钠2、木质素磺酸钠1、烷基醇酰胺2、三乙醇胺4、月桂酸钠0.1、柠檬酸钠2、松节油1、异丙醇0.2、叶绿素0.01、辣红素0.01、水70；
2）表面预热
将钢圈车轮先置于真空中，并将温度调整为36-40℃，过50s后，将钢圈车轮放入氮气环境下，温度为220-230℃，保温处理30-40min；
3）表面变质处理
将预热后的钢圈车轮置于652-654℃下，将变质剂均匀喷到钢圈车轮表面，每隔25min均匀喷洒一次，总共喷洒3-4次，每次喷洒完变质剂后，立刻均匀喷洒一次质量浓度为2.65%的碳酸氢钠溶液；所述变质剂按质量百分比计由以下成分制成：12%氟化钠、24%氯化钠、14%氯化钾、12%氯化钙、36%二氧化硅、2%陶瓷土，所述变质剂制备方法为：将氟化钠、氯化钠、氯化钾、氯化钙、二氧化硅、陶瓷土利用研磨机研磨成粉末，均匀混合到一起，粉末粒度为800-1000目；
4）清洗冷置
待钢圈车轮自然冷却至室温后，表面采用去离子水冲洗2-3遍，然后将其放置到-12±2℃下35-38min，然后再自然恢复至室温；
5)淬火处理
将钢圈车轮升温至925～954℃，进行高温淬火，在280～300℃下进行回火，其中，所述高温淬火的保温时间为1.2-1.5小时，所述回火的保温时间为2.2-2.5小时，即可。
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