CN109182663A - 一种耐磨损转子的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨损转子的制备方法，具体步骤如下：步骤一，选料和热处理：对合金钢进行淬火和回火的处理；步骤二，机加工；步骤三，预处理：将精加工产品表面进行除油、去毛刺、清除氧化物处理；步骤四，清洗：将预处理后的精加工产品用无水酒精进行清洗并吹干，并将清洗后的精加工产品装夹送入超声波清洗机中进行超声波清洗，烘干，装夹在喷涂架上并且载入喷涂炉腔内；步骤五，喷涂；步骤六，喷砂：将半成品进行喷砂处理，即得到成品。本发明通过对原料进行热处理，然后进行精加工和预处理，然后在表面喷涂TiN、TiCN以及Al2O3‑TiO2系涂层，最后表面喷砂处理，增强了转子的表面强度，提高了转子的耐磨损性能，延长了转子的使用寿命。

Description

一种耐磨损转子的制备方法
技术领域
本发明涉及转子制备领域，具体是一种耐磨损转子的制备方法。
背景技术
电机，俗称马达，是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。按照工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机。
电机中通常由定子磁极、转子(电枢)、换向器(俗称整流子)、电刷、机壳、轴承等构成，定子和转子是其最重要的部件，电机中固定的部分叫做定子,在其上面装设了成对的直流励磁的静止的主磁极；而旋转部分叫转子,在上面要装设电枢绕组,通电后产生感应电动势,充当旋转磁场。
现有的转子虽然可以在电机中使用，但是在转子高速转动的过程中，转子容易发生磨损，导致转子的使用寿命不长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨损转子的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种耐磨损转子的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，选料和热处理：选择合金钢，对合金钢进行淬火和回火的处理，得到热处理的合金钢；
步骤二，机加工：将热处理的合金钢放入预热好的模具型腔中压铸，得到毛坯，将毛坯在高精度机床上加工，得到精加工产品；
步骤三，预处理：将精加工产品表面进行除油、去毛刺、清除氧化物处理，粗化精加工产品的基体表面，提高膜基结合力；
步骤四，清洗：将预处理后的精加工产品用无水酒精进行清洗并吹干，并将清洗后的精加工产品装夹送入超声波清洗机中进行超声波清洗，烘干，装夹在喷涂架上并且载入喷涂炉腔内；
步骤五，喷涂：将喷涂炉腔内抽真空并且以8-12摄氏度/分钟的速度加热至420-475摄氏度，当真空度达到1.6×10-3Pa时，设置偏压为600-660V，此时向喷涂炉腔内通入氮气与乙炔气体，保持真空度为4.2×10-3Pa，设置偏压为130-180V，通过调节氮气和乙炔的流量，溅射Ti靶，制备TiN和TiCN交替涂层，TiN为打底层，第二层为TiCN，沉积时间为78-90分钟，制备依次交替的10层的多层结构，最后在外层喷涂Al2O3-TiO2系材料，得到涂层；结束喷涂后，待炉温冷却至120-150摄氏度后取出产品，冷却至常温，得到半成品；
步骤六，喷砂：将半成品进行喷砂处理，用于去除喷涂过程中产生的液滴，并起到表面强化作用，即得到成品。
作为本发明进一步的方案：选择合金钢时对合金钢超声波探伤，探伤合格的采用，探伤不合格的弃用。
作为本发明进一步的方案：高精度机床的加工包括冲内孔、磨内孔和磨外圆。
作为本发明进一步的方案：步骤一中淬火的温度为550-680摄氏度，淬火时间为60-80分钟，淬火的介质为水，回火的温度为320-380摄氏度，回火时间为120-150分钟，淬火和回火配合使用，不仅可以改善合金钢的强度和抗疲劳性能，还可以改善合金钢的加工性能。
作为本发明进一步的方案：超声波清洗的功率为210-330W，超声波清洗的频率为24-30KHz。
作为本发明进一步的方案：涂层的总厚度为160-220μm，喷涂的主气流量为40-48L/分钟，喷涂距离为60mm，使得TiN/TiCN多层复合涂层以及Al2O3-TiO2系涂层均匀致密，结合性好。
作为本发明进一步的方案：喷砂处理时喷嘴与半成品的距离为120-175mm，喷砂方向与半成品表面法线方向间夹角为30-45度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过对原料进行热处理，然后进行精加工和预处理，然后在表面喷涂TiN、TiCN以及Al2O3-TiO2系涂层，最后表面喷砂处理，增强了转子的表面强度，提高了转子的耐磨损性能，延长了转子的使用寿命，满足了使用需求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种耐磨损转子的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，选料和热处理：选择合金钢，对合金钢超声波探伤，探伤合格的采用，探伤不合格的弃用，对合金钢进行淬火和回火的处理，淬火的温度为580摄氏度，淬火时间为72分钟，淬火的介质为水，回火的温度为360摄氏度，回火时间为135分钟，淬火和回火配合使用，不仅可以改善合金钢的强度和抗疲劳性能，还可以改善合金钢的加工性能，得到热处理的合金钢；
步骤二，机加工：将热处理的合金钢放入预热好的模具型腔中压铸，得到毛坯，将毛坯在高精度机床上加工，得到精加工产品；
步骤三，预处理：将精加工产品表面进行除油、去毛刺、清除氧化物处理，粗化精加工产品的基体表面，提高膜基结合力；
步骤四，清洗：将预处理后的精加工产品用无水酒精进行清洗并吹干，并将清洗后的精加工产品装夹送入超声波清洗机中进行超声波清洗，烘干，装夹在喷涂架上并且载入喷涂炉腔内；
步骤五，喷涂：将喷涂炉腔内抽真空并且以8摄氏度/分钟的速度加热至450摄氏度，当真空度达到1.6×10-3Pa时，设置偏压为630V，此时向喷涂炉腔内通入氮气与乙炔气体，保持真空度为4.2×10-3Pa，设置偏压为160V，通过调节氮气和乙炔的流量，溅射Ti靶，制备TiN和TiCN交替涂层，TiN为打底层，第二层为TiCN，沉积时间为85分钟，制备依次交替的10层的多层结构，最后在外层喷涂Al2O3-TiO2系材料，得到涂层；结束喷涂后，待炉温冷却至140摄氏度后取出产品，冷却至常温，得到半成品；
步骤六，喷砂：将半成品进行喷砂处理，用于去除喷涂过程中产生的液滴，并起到表面强化作用，即得到成品。
实施例2
一种耐磨损转子的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，选料和热处理：选择合金钢，对合金钢进行淬火和回火的处理，得到热处理的合金钢；
步骤二，机加工：将热处理的合金钢放入预热好的模具型腔中压铸，得到毛坯，将毛坯在高精度机床上进行冲内孔、磨内孔和磨外圆的加工，得到精加工产品；
步骤三，预处理：将精加工产品表面进行除油、去毛刺、清除氧化物处理，粗化精加工产品的基体表面，提高膜基结合力；
步骤四，清洗：将预处理后的精加工产品用无水酒精进行清洗并吹干，并将清洗后的精加工产品装夹送入超声波清洗机中进行超声波清洗，烘干，装夹在喷涂架上并且载入喷涂炉腔内；
步骤五，喷涂：将喷涂炉腔内抽真空并且以12摄氏度/分钟的速度加热至475摄氏度，当真空度达到1.6×10-3Pa时，设置偏压为660V，此时向喷涂炉腔内通入氮气与乙炔气体，保持真空度为4.2×10-3Pa，设置偏压为175V，通过调节氮气和乙炔的流量，溅射Ti靶，制备TiN和TiCN交替涂层，TiN为打底层，第二层为TiCN，沉积时间为88分钟，制备依次交替的10层的多层结构，最后在外层喷涂Al2O3-TiO2系材料，得到涂层，涂层的总厚度为210μm，喷涂的主气流量为44L/分钟，喷涂距离为60mm，使得TiN/TiCN多层复合涂层以及Al2O3-TiO2系涂层均匀致密，结合性好；结束喷涂后，待炉温冷却至120摄氏度后取出产品，冷却至常温，得到半成品；
步骤六，喷砂：将半成品进行喷砂处理，用于去除喷涂过程中产生的液滴，并起到表面强化作用，即得到成品。
实施例3
一种耐磨损转子的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，选料和热处理：选择合金钢，对合金钢超声波探伤，探伤合格的采用，探伤不合格的弃用，对合金钢进行淬火和回火的处理，淬火的温度为640摄氏度，淬火时间为72分钟，淬火的介质为水，回火的温度为360摄氏度，回火时间为135分钟，淬火和回火配合使用，不仅可以改善合金钢的强度和抗疲劳性能，还可以改善合金钢的加工性能，得到热处理的合金钢；
步骤二，机加工：将热处理的合金钢放入预热好的模具型腔中压铸，得到毛坯，将毛坯在高精度机床上进行冲内孔、磨内孔和磨外圆的加工，得到精加工产品；
步骤三，预处理：将精加工产品表面进行除油、去毛刺、清除氧化物处理，粗化精加工产品的基体表面，提高膜基结合力；
步骤四，清洗：将预处理后的精加工产品用无水酒精进行清洗并吹干，并将清洗后的精加工产品装夹送入超声波清洗机中进行超声波清洗，超声波清洗的功率为280W，超声波清洗的频率为28KHz，烘干，装夹在喷涂架上并且载入喷涂炉腔内；
步骤五，喷涂：将喷涂炉腔内抽真空并且以10摄氏度/分钟的速度加热至465摄氏度，当真空度达到1.6×10-3Pa时，设置偏压为630V，此时向喷涂炉腔内通入氮气与乙炔气体，保持真空度为4.2×10-3Pa，设置偏压为150V，通过调节氮气和乙炔的流量，溅射Ti靶，制备TiN和TiCN交替涂层，TiN为打底层，第二层为TiCN，沉积时间为90分钟，制备依次交替的10层的多层结构，最后在外层喷涂Al2O3-TiO2系材料，得到涂层，涂层的总厚度为210μm，喷涂的主气流量为46L/分钟，喷涂距离为60mm，使得TiN/TiCN多层复合涂层以及Al2O3-TiO2系涂层均匀致密，结合性好；结束喷涂后，待炉温冷却至130摄氏度后取出产品，冷却至常温，得到半成品；
步骤六，喷砂：将半成品进行喷砂处理，用于去除喷涂过程中产生的液滴，并起到表面强化作用，喷砂处理时喷嘴与半成品的距离为155mm，喷砂方向与半成品表面法线方向间夹角为30-45度，即得到成品。
对比例1
采用现有产品作为对比例1。
将实施例1-3与对比例1的产品进行硬度测试和耐磨损性能测试，即对实施例1-3的产品和对比例1的产品采用碳化钨刀片进行加速摩擦50次，测量产品的破损深度，见表1。
表1
硬度/HRA 破损深度/mm
实施例1 77 0.42
实施例2 81 0.31
实施例3 74 0.38
对比例1 58 1.06
从表1中可以看出，实施例1-3的产品在硬度上高于对比例1的产品，实施例1-3的产品在耐磨损性能测试的破损深度上远远小于对比例1产品的破损深度，表明实施例1-3的产品在耐磨损性能上优于对比例1的产品。
本发明对原料进行热处理，然后进行精加工和预处理，然后在表面喷涂TiN、TiCN以及Al2O3-TiO2系涂层，最后表面喷砂处理，增强了转子的表面强度，提高了转子的耐磨损性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种耐磨损转子的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，选料和热处理：选择合金钢，对合金钢进行淬火和回火的处理，得到热处理的合金钢；
步骤二，机加工：将热处理的合金钢放入预热好的模具型腔中压铸，得到毛坯，将毛坯在高精度机床上加工，得到精加工产品；
步骤三，预处理：将精加工产品表面进行除油、去毛刺、清除氧化物处理；
步骤四，清洗：将预处理后的精加工产品用无水酒精进行清洗并吹干，并将清洗后的精加工产品装夹送入超声波清洗机中进行超声波清洗，烘干，装夹在喷涂架上并且载入喷涂炉腔内；
步骤五，喷涂：将喷涂炉腔内抽真空并且以8-12摄氏度/分钟的速度加热至420-475摄氏度，当真空度达到1.6×10-3Pa时，设置偏压为600-660V，此时向喷涂炉腔内通入氮气与乙炔气体，保持真空度为4.2×10-3Pa，设置偏压为130-180V，通过调节氮气和乙炔的流量，溅射Ti靶，制备TiN和TiCN交替涂层，TiN为打底层，第二层为TiCN，沉积时间为78-90分钟，制备依次交替的10层的多层结构，最后在外层喷涂Al2O3-TiO2系材料，得到涂层；结束喷涂后，待炉温冷却至120-150摄氏度后取出产品，冷却至常温，得到半成品；
步骤六，喷砂：将半成品进行喷砂处理，即得到成品。
2.根据权利要求1所述的耐磨损转子的制备方法，其特征在于，所述选择合金钢时对合金钢超声波探伤。
3.根据权利要求1或2所述的耐磨损转子的制备方法，其特征在于，所述高精度机床的加工包括冲内孔、磨内孔和磨外圆。
4.根据权利要求1所述的耐磨损转子的制备方法，其特征在于，所述步骤一中淬火的温度为550-680摄氏度，淬火时间为60-80分钟，淬火的介质为水，回火的温度为320-380摄氏度，回火时间为120-150分钟。
5.根据权利要求1所述的耐磨损转子的制备方法，其特征在于，所述超声波清洗的功率为210-330W，超声波清洗的频率为24-30KHz。
6.根据权利要求1所述的耐磨损转子的制备方法，其特征在于，所述涂层的总厚度为160-220μm，喷涂的主气流量为40-48L/分钟，喷涂距离为60mm。
7.根据权利要求1或5所述的耐磨损转子的制备方法，其特征在于，所述喷砂处理时喷嘴与半成品的距离为120-175mm，喷砂方向与半成品表面法线方向间夹角为30-45度。
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吴仲行 著: "《真空熔结 表面工程实用技术》", 30 June 2016 *

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