CN111876560A - 一种摩擦片齿部复合强化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种摩擦片齿部复合强化方法，其包括以下步骤：首先，对摩擦片齿部进行高频淬火；然后，对摩擦片的齿根部位进行二次强化，二次强化方法为喷丸强化，采取复合喷丸工艺，实现对摩擦片齿部强化处理。本发明提高高功率密度湿式摩擦元件动态强度和疲劳寿命，彻底杜绝摩擦片使用过程中齿部断裂、塑性变形等损伤造成的摩擦片烧损、传动装置功能失效等问题，提高车辆使用可靠性，并为设计开发新型传动系统摩擦副提供技术支持；该强化方法可用于车辆，主要是重载及自动变速车辆的湿式离合器、干式制动器等产品摩擦片的齿部强化。

Description

一种摩擦片齿部复合强化方法
技术领域
本发明属于机械加工处理领域，涉及一种摩擦片齿部复合强化方法，具体涉及到一种提高摩擦片齿部动态强度及疲劳寿命的复合强化方法。
背景技术
摩擦片是实现传动系统档位切换和功率传递的关键基础件。摩擦片齿部断裂、塑性变形等损伤造成的摩擦片烧损、传动装置功能失效等问题，是影响车辆使用可靠性的主要问题，开展摩擦片齿部强化研究，对提高车辆传动系统的使用可靠性具有决定性意义。
鉴于摩擦片的重要性，俄罗斯、日本、美国、德国、奥地利等国家针对摩擦片动态强度和疲劳寿命开展了深入研究。国内摩擦片研究，是通过紧密结合具体型号、项目研发过程，开展针对性技术攻关，逐步提高摩擦片动态强度和疲劳寿命。在对摩擦片的动态强度试验原理、试验方法等方面进行了深入研究之后，虽然摩擦片的使用寿命已经获得提升，但摩擦片齿部塑性变形和断裂的故障仍偶有发生。当前车辆可靠性要求大幅提高，传动装置的首次大修时间提高至10000公里，其中的主要制约因素是摩擦片，提高摩擦片的动态强度和疲劳寿命迫在眉睫。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：提供一种摩擦片齿部复合强化方法，提高摩擦片齿部动态强度和疲劳寿命，提高产品使用可靠性，从根源上杜绝齿部塑变和断裂故障的发生。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种摩擦片齿部复合强化方法，其包括以下步骤：首先，对摩擦片齿部进行高频淬火；然后，对摩擦片的齿根部位进行二次强化，二次强化方法为喷丸强化，采取复合喷丸工艺，实现对摩擦片齿部强化处理。
所述摩擦片齿部高频淬火回火后的硬度为HRC28-35，淬透层深为0.7mm～4mm。
所述摩擦片的齿根部位喷丸强化通过两种弹丸完成，首先用钢丸喷丸，然后用陶瓷丸喷丸。所述钢丸喷丸选用钢丝切丸。钢丸喷丸时，弹丸直径为0.2mm～0.35mm，弹丸硬度HRC55～60，喷丸强度0.24mm～0.40mm，表面覆盖率≥100％。陶瓷丸喷丸时，弹丸直径为0.15mm～0.25mm，喷丸强度0.1mm～0.25mm，表面覆盖率≥100％。
所述摩擦片的齿根部位喷丸强化时，喷枪固定，摩擦片旋转，喷枪距摩擦片齿根为145mm～155mm之间；在齿根纵向轴线两侧倾角为30°的位置各布置一个喷枪对齿根喷丸；或者，在齿根纵向轴线一侧倾角为30°的位置先用一个喷枪喷丸，然后将该喷枪移动到齿根纵向轴线另一侧倾角为30°的位置继续喷丸。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的摩擦片齿部复合强化方法，提高高功率密度湿式摩擦元件动态强度和疲劳寿命，彻底杜绝摩擦片使用过程中齿部断裂、塑性变形等损伤造成的摩擦片烧损、传动装置功能失效等问题，提高车辆使用可靠性，并为设计开发新型传动系统摩擦副提供技术支持；该强化方法可用于车辆，主要是重载及自动变速车辆的湿式离合器、干式制动器等产品摩擦片的齿部强化。
附图说明
图1为齿部高频淬火要求图示。
图2为喷枪与摩擦元件相对位置图示。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明用于摩擦片齿部复合强化方法的实施方案为：首先，对摩擦片齿部进行高频淬火；然后，对摩擦片的齿根部位进行二次强化，二次强化方法为喷丸强化，采取复合喷丸工艺，以弥补高频淬火一致性差的不足，并最大限度的控制表面粗糙度，实现对摩擦片齿部可靠的强化处理。
摩擦片齿部高频淬火的要求见图1所示，摩擦片齿部高频淬火回火后的硬度为HRC28-35，淬透层深为0.7mm～4mm。
摩擦片的齿根部位喷丸强化位置为图1中所示斜线部分和齿根圆弧部分。喷丸采用复合强化工艺，通过两种弹丸完成，首先用钢丸喷丸，可选用钢丝切丸，获得较高残余应力及层深，然后用陶瓷丸喷丸，控制残余应力层及表面质量。
齿部喷丸强化工艺要求见表1所示。
表1喷丸技术要求
Figure BDA0002598334950000031
喷丸时，喷枪与摩擦片的相对位置布置见图2所示。喷丸时，喷枪固定，摩擦片旋转，喷枪距摩擦片齿根为145mm～155mm之间，在齿根纵向轴线两侧倾角为30°的位置各布置一个喷枪对齿根喷丸；或者在齿根纵向轴线一侧倾角为30°的位置先用一个喷枪喷丸，然后将该喷枪移动到齿根纵向轴线另一侧倾角为30°的位置继续喷丸，防止喷丸对摩擦片齿根造成破坏，整个喷丸过程分两次完成，两次喷丸后应满足喷丸强化技术要求。
实施例
在某型号湿式摩擦元件内齿齿根部位实施复合强化，首先完成高频淬火强化，其次完成喷丸强化，具体实施工艺及效果如下：
(1)高频淬火
硬度：HRC33.3；
表面粗糙度：Ra1.9/Rz5.9；
淬透层深：2.3mm；
残余应力沿层深分布：见表2所示。
表2高频淬火后残余应力层沿层深分布
层深/μm 0 10 25 50 75 10 150 200
残余应力/MPa -125.8 -153.1 -176.5 -189.0 -178.7 -144.2 -124.6 -105.3
(2)喷丸强化
喷丸工艺：钢丸：弹丸直径0.3mm、弹丸硬度HRC55～58、喷丸强度0.34～0.4；陶瓷丸：弹丸直径0.2mm、喷丸强度0.1～0.15；表面覆盖率均≥100；
硬度：HRC52～53；
表面粗糙度：Ra1.9/Rz8.2；
残余应力沿层深分布：见表3所示。
表3喷丸强化后残余应力层沿层深分布
层深/μm 0 10 25 50 75 10 150 200
残余应力/MPa -594.7 -628.6 -637.0 -626.1 -619.4 -550.9 -468.2 -320.6
(3)强化件动态强度试验结果
试验条件：在动态强度试验台上完成试验，裸机共振频率168.8Hz，裸机共振振幅最大峰值0.556°，安装被试件后共振频率158～168Hz；
试验结果：见表4所示。
表4动态强度试验结果
样本状态 共振振幅最大峰值/° 工作时间
未强化件 0.267 11分10秒
高频淬火强化件 0.41 36分16秒
复合强化件 0.376 1小时34分15秒
可见，复合强化后的摩擦片动态强度较未强化件提高了744％，较单一高频淬火件动态强度提高了160％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种摩擦片齿部复合强化方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，对摩擦片齿部进行高频淬火；然后，对摩擦片的齿根部位进行二次强化，二次强化方法为喷丸强化，采取复合喷丸工艺，实现对摩擦片齿部强化处理。
2.如权利要求1所述的摩擦片齿部复合强化方法，其特征在于，所述摩擦片齿部高频淬火回火后的硬度为HRC28-35，淬透层深为0.7mm～4mm。
3.如权利要求2所述的摩擦片齿部复合强化方法，其特征在于，所述摩擦片的齿根部位喷丸强化通过两种弹丸完成，首先用钢丸喷丸，然后用陶瓷丸喷丸。
4.如权利要求3所述的摩擦片齿部复合强化方法，其特征在于，所述钢丸喷丸选用钢丝切丸。
5.如权利要求3所述的摩擦片齿部复合强化方法，其特征在于，钢丸喷丸时，弹丸直径为0.2mm～0.35mm，弹丸硬度HRC55～60，喷丸强度0.24mm～0.40mm，表面覆盖率≥100％。
6.如权利要求5所述的摩擦片齿部复合强化方法，其特征在于，陶瓷丸喷丸时，弹丸直径为0.15mm～0.25mm，喷丸强度0.1mm～0.25mm，表面覆盖率≥100％。
7.如权利要求6所述的摩擦片齿部复合强化方法，其特征在于，所述摩擦片的齿根部位喷丸强化时，喷枪固定，摩擦片旋转，喷枪距摩擦片齿根为145mm～155mm之间。
8.如权利要求7所述的摩擦片齿部复合强化方法，其特征在于，所述摩擦片的齿根部位喷丸强化时，在齿根纵向轴线两侧倾角为30°的位置各布置一个喷枪对齿根喷丸；或者，在齿根纵向轴线一侧倾角为30°的位置先用一个喷枪喷丸，然后将该喷枪移动到齿根纵向轴线另一侧倾角为30°的位置继续喷丸。
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