CN113102693A - 用于重载车轮边系统的行星轮组的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于重载车轮边系统的行星轮组的制备方法，包括以下步骤：S1将铝粉热熔，加入碳粉混合，升温后依次加入碳粉、镍粉、锰粉、铬粉和钼粉，升温热熔，得到铁水；S2成型模具中成型，复合冷却剂进行多级冷却，得到金属主体；S3表面升温，加入金刚石粉末抛光打磨，得到光滑表面；S4浸入粘结剂，在金刚石粉与铝掺杂氧化锌粉末雾化后混合粉末中，通入高压惰性气体或氮气，得到基材层；S5等离子熔覆，得到表面涂层；S6采用复合冷却剂进行多级冷却，得到行星轮组的各个零部件；本发明的有益效果是：通过先制备粗胚，复合冷却剂进行多级冷却，抛光打磨，粘结剂粘附混合雾化尘，以等离子熔覆，形成表面涂层，得到高耐磨低摩擦以及薄层涂层。
Description
技术领域
本发明涉及重载车的零部件设备的制备领域，具体是用于重载车轮边系统的行星轮组的制备方法。
背景技术
随着交通运输业的发展，目前的轻重型货车产量以及运输量日益增加，尤其是快递行业的兴起，货车的陆路运输优势展露无疑，而作为汽车运输的重要组成系统——轮边驱动系统，既决定了运输速度又决定了车辆行驶的安全性能，尤其是轮边驱动系统中的行星齿轮组的性能决定了整体轮边系统的寿命、耐磨程度以及安全性能。
目前针对行星齿轮组大多增加表面涂层或者减少齿轮组之间的摩擦，而针对材质以及表面的改进极其稀少，并且目前行星齿轮组由于需要精密的传动控制，在改进其传动控制的基础上，需要进一步优化行星齿轮组的部件上的制备工艺，同时针对镀层结构改进，使整体镀层变薄的同时提高整体的耐磨程度，并且减少摩擦。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供用于重载车轮边系统的行星轮组的制备方法，以至少达到高耐磨低摩擦以及薄层涂层的目的。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
用于重载车轮边系统的行星轮组的制备方法，包括以下步骤：
S1将铝粉热熔成热熔液后，加入碳粉混合，升温至混合物熔化后，再依次加入碳粉、镍粉、锰粉、铬粉以及钼粉，继续升温至加入的金属粉末均热熔成液态，得到铁水；
S2将得到的铁水置于各个行星轮组部件的成型模具中成型，得到各部件的粗胚，将得到的粗胚采用复合冷却剂进行多级冷却，得到金属主体；
S3在得到的金属主体表面升温，加入金刚石粉末后，抛光打磨，得到光滑表面；
S4在得到的光滑表面浸入粘结剂中，静置，随后将金刚石粉与铝掺杂氧化锌粉末雾化，将粘结剂粘附的光滑表面置于雾化后的混合粉末中，通入高压惰性气体或氮气，静置，取出即得到基材层；
S5将得到的基材层流水中清洗并捶打，干燥后，在基材层上通过等离子熔覆，以镍掺杂氧化铁以及氧化钴粉末为原料，熔覆得到表面涂层；
S6将得到的表面涂层采用复合冷却剂进行多级冷却，干燥后即得到所述的行星轮组的各个零部件。
优选的，为了进一步实现薄层涂层的目的，所述的多级冷却方式包括：
第一级冷却：将锻造阶段的粗胚或表面涂层倾斜45°后，静置8min，随后转动粗胚至水平，以轴心线为出水方向，采用70℃流水冲洗，得到初级金属主体或初级表面涂层；
第二级冷却：将得到的初级金属主体或表面涂层置于流动的复合冷却剂中，冷却至温度为30℃后，低温干燥表面，得到二级金属主体或二级表面涂层，观察二级金属主体或二级表面涂层的表面是否有凹缺，若二级金属主体有凹缺，则将二级金属主体热熔成铁水返回S2中，若二级表面涂层表面有凹缺，则标记出凹缺处，返回S5中，若没有则执行下一步；
第三级冷却：将得到的二级金属主体或二级表面涂层在流动的复合冷却剂中偏转135°后，静置16min，冷却至温度为20℃后，挤压冷却后的二级金属主体或二级表面涂层，固定表面，随后洗净，得到金属主体或表面涂层；复合冷却剂包括质量份数为10-15份的钼酸钠溶液以及45-60份的酵母菌发酵液；所述的酵母菌发酵液采用商用酵母菌，以废弃秸秆为原料经过厌氧密闭发酵20d后，经过抽滤过滤得到；
通过采用多级冷却的形式，以包括质量份数为10-15份的钼酸钠溶液以及45-60份的酵母菌发酵液的复合冷却剂，利用酵母菌发酵阶段的厌氧阶段产生的乙醇同时配合发酵阶段的有机酸，利用乙醇充当扩散剂，将钼酸钠溶液与乙醇充分混合，再通过有机酸洗涤粗胚以及表面涂层的微小杂质，将有机杂质去除的同时能够调节表面的离子成分平衡，使粗胚表面光滑或者使表面涂层更紧密，从而间接的实现薄层涂层的目的。
优选的，为了进一步实现低摩擦的目的，所述粘结剂采用45-65份的氰基丙烯酸酯-聚乙二醇共聚物粉末以及35-45份的质量分数为56%的氯化铁溶液；
通过利用粘结剂在氰基丙烯酸酯-聚乙二醇共聚物粉末以及氯化铁溶液的高粘度的情况下，将氯化铁中的铁离子在高压条件下，在金刚石粉与铝掺杂氧化锌粉末雾化后的粉末尘中，铁离子能够引导析出形成薄膜层，而氰基丙烯酸酯-聚乙二醇共聚物的粘结特性，能够将粉末尘粘附在光滑面上，而进一步的铁离子形成的薄膜层能够锁定粉末，从而实现整体光滑面的镀层成型，方便后续的等离子熔覆技术的施展，从而实现低摩擦的目的。
优选的，为了进一步实现薄层涂层的目的，所述的镍掺杂氧化铁以及氧化钴粉末包括质量份数为2-10份的镍粉、30-45份的氧化铁粉以及25-30份的镍粉在超速离心机中充分离心得到的；
通过采用镍掺杂氧化铁以及氧化钴粉末，以等离子熔覆技术将粉末熔化在基材层上，从而能够将粉末充分混合熔凝，形成致密的薄层，实现薄层涂层的目的。
优选的，为了进一步实现高耐磨低摩擦的目的，所述的金刚石粉末、镍掺杂氧化铁以及氧化钴粉末和铝掺杂氧化锌粉末采用纳米精磨级别，颗粒粒径在30 nm以内；
通过限定所用的粉末的颗粒粒径，因氰基丙烯酸酯-聚乙二醇共聚物粉末采用的热融液，因此此处不做粒径的限定，限定的颗粒粒径在纳米级别，从而防止大颗粒粉末在表面涂层以及打磨时磨损装置或者设备，同时由于采用纳米级别的粉末，其表面更致密，粉末之间的空隙足够，成型更均匀，从而实现高耐磨低摩擦的目的。
本发明的有益效果是：
1. 通过先制备粗胚，再以复合冷却剂进行多级冷却后，再通过抛光打磨，再经过粘结剂粘附金刚石粉末与铝掺杂氧化锌粉末雾化后的混合雾化尘了，最后以等离子熔覆镍掺杂氧化铁以及氧化钴粉末，从而形成表面涂层，先利用粘结剂粘附混合雾化尘形成基材层，再在基材层上通过等离子熔覆技术熔覆表面涂层，从而形成稳定致密光滑的表面涂层，实现高耐磨低摩擦以及薄层涂层的目的。
2. 通过采用多级冷却的形式，以包括质量份数为10-15份的钼酸钠溶液以及45-60份的酵母菌发酵液的复合冷却剂，利用酵母菌发酵阶段的厌氧阶段产生的乙醇同时配合发酵阶段的有机酸，利用乙醇充当扩散剂，将钼酸钠溶液与乙醇充分混合，再通过有机酸洗涤粗胚以及表面涂层的微小杂质，将有机杂质去除的同时能够调节表面的离子成分平衡，使粗胚表面光滑或者使表面涂层更紧密，从而间接的实现薄层涂层的目的。
3. 通过利用粘结剂在氰基丙烯酸酯-聚乙二醇共聚物粉末以及氯化铁溶液的高粘度的情况下，将氯化铁中的铁离子在高压条件下，在金刚石粉与铝掺杂氧化锌粉末雾化后的粉末尘中，铁离子能够引导析出形成薄膜层，而氰基丙烯酸酯-聚乙二醇共聚物的粘结特性，能够将粉末尘粘附在光滑面上，而进一步的铁离子形成的薄膜层能够锁定粉末，从而实现整体光滑面的镀层成型，方便后续的等离子熔覆技术的施展，从而实现低摩擦的目的。
4. 通过采用镍掺杂氧化铁以及氧化钴粉末，以等离子熔覆技术将粉末熔化在基材层上，从而能够将粉末充分混合熔凝，形成致密的薄层，实现薄层涂层的目的。
5. 通过限定所用的粉末的颗粒粒径，因氰基丙烯酸酯-聚乙二醇共聚物粉末采用的热融液，因此此处不做粒径的限定，限定的颗粒粒径在纳米级别，从而防止大颗粒粉末在表面涂层以及打磨时磨损装置或者设备，同时由于采用纳米级别的粉末，其表面更致密，粉末之间的空隙足够，成型更均匀，从而实现高耐磨低摩擦的目的。
具体实施方式
下面进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
实施例1
用于重载车轮边系统的行星轮组的制备方法，包括以下步骤：
S1将铝粉热熔成热熔液后，加入碳粉混合，升温至混合物熔化后，再依次加入碳粉、镍粉、锰粉、铬粉以及钼粉，继续升温至加入的金属粉末均热熔成液态，得到铁水；
S2将得到的铁水置于各个行星轮组部件的成型模具中成型，得到各部件的粗胚，将得到的粗胚采用复合冷却剂进行多级冷却，得到金属主体；
S3在得到的金属主体表面升温，加入金刚石粉末后，抛光打磨，得到光滑表面；
S4在得到的光滑表面浸入粘结剂中，静置，随后将金刚石粉与铝掺杂氧化锌粉末雾化，将粘结剂粘附的光滑表面置于雾化后的混合粉末中，通入3kPa的高压惰性气体氦气，静置，取出即得到基材层；
S5将得到的基材层流水中清洗并捶打，干燥后，在基材层上通过等离子熔覆，以镍掺杂氧化铁以及氧化钴粉末为原料，熔覆得到表面涂层；
S6将得到的表面涂层采用复合冷却剂进行多级冷却，干燥后即得到所述的行星轮组的各个零部件。
为了进一步实现薄层涂层的目的，所述的多级冷却方式包括：
第一级冷却：将锻造阶段的粗胚或表面涂层倾斜45°后，静置8min，随后转动粗胚至水平，以轴心线为出水方向，采用70℃流水冲洗，得到初级金属主体或初级表面涂层；
第二级冷却：将得到的初级金属主体或表面涂层置于流动的复合冷却剂中，冷却至温度为30℃后，低温干燥表面，得到二级金属主体或二级表面涂层，观察二级金属主体或二级表面涂层的表面是否有凹缺，若二级金属主体有凹缺，则将二级金属主体热熔成铁水返回S2中，若二级表面涂层表面有凹缺，则标记出凹缺处，返回S5中，若没有则执行下一步；
第三级冷却：将得到的二级金属主体或二级表面涂层在流动的复合冷却剂中偏转135°后，静置16min，冷却至温度为20℃后，挤压冷却后的二级金属主体或二级表面涂层，固定表面，随后洗净，得到金属主体或表面涂层；所述的复合冷却剂包括质量份数为13份的钼酸钠溶液以及47份的酵母菌发酵液；所述的酵母菌发酵液采用商用酵母菌，以废弃秸秆为原料经过厌氧密闭发酵20d后，经过抽滤过滤得到；
通过采用多级冷却的形式，以包括质量份数为13份的钼酸钠溶液以及47份的酵母菌发酵液的复合冷却剂，利用酵母菌发酵阶段的厌氧阶段产生的乙醇同时配合发酵阶段的有机酸，利用乙醇充当扩散剂，将钼酸钠溶液与乙醇充分混合，再通过有机酸洗涤粗胚以及表面涂层的微小杂质，将有机杂质去除的同时能够调节表面的离子成分平衡，使粗胚表面光滑或者使表面涂层更紧密，从而间接的实现薄层涂层的目的。
为了进一步实现低摩擦的目的，所述粘结剂采用50份的氰基丙烯酸酯-聚乙二醇共聚物粉末以及40份的质量分数为56%的氯化铁溶液；
通过利用粘结剂在氰基丙烯酸酯-聚乙二醇共聚物粉末以及氯化铁溶液的高粘度的情况下，将氯化铁中的铁离子在高压条件下，在金刚石粉与铝掺杂氧化锌粉末雾化后的粉末尘中，铁离子能够引导析出形成薄膜层，而氰基丙烯酸酯-聚乙二醇共聚物的粘结特性，能够将粉末尘粘附在光滑面上，而进一步的铁离子形成的薄膜层能够锁定粉末，从而实现整体光滑面的镀层成型，方便后续的等离子熔覆技术的施展，从而实现低摩擦的目的。
为了进一步实现薄层涂层的目的，所述的镍掺杂氧化铁以及氧化钴粉末包括质量份数为8份的镍粉、36份的氧化铁粉以及26份的镍粉在超速离心机中充分离心得到的；
通过采用镍掺杂氧化铁以及氧化钴粉末，以等离子熔覆技术将粉末熔化在基材层上，从而能够将粉末充分混合熔凝，形成致密的薄层，实现薄层涂层的目的。
为了进一步实现高耐磨低摩擦的目的，所述的金刚石粉末、镍掺杂氧化铁以及氧化钴粉末和铝掺杂氧化锌粉末采用纳米精磨级别，颗粒粒径在30 nm以内；
通过限定所用的粉末的颗粒粒径，因氰基丙烯酸酯-聚乙二醇共聚物粉末采用的热融液，因此此处不做粒径的限定，限定的颗粒粒径在纳米级别，从而防止大颗粒粉末在表面涂层以及打磨时磨损装置或者设备，同时由于采用纳米级别的粉末，其表面更致密，粉末之间的空隙足够，成型更均匀，从而实现高耐磨低摩擦的目的。
实施例2
将复合冷却剂更改为质量份数为10份的钼酸钠溶液以及45份的酵母菌发酵液；将粘结剂采用45份的氰基丙烯酸酯-聚乙二醇共聚物粉末以及35份的质量分数为56%的氯化铁溶液；将镍掺杂氧化铁以及氧化钴粉末更改为质量份数为2份的镍粉、30份的氧化铁粉以及25份的镍粉在超速离心机中充分离心得到的，并在S4中通入3kPa的高压氮气；其余配方及步骤同实施例1。
实施例3
将复合冷却剂更改为质量份数为15份的钼酸钠溶液以及60份的酵母菌发酵液；将粘结剂采用65份的氰基丙烯酸酯-聚乙二醇共聚物粉末以及45份的质量分数为56%的氯化铁溶液；将镍掺杂氧化铁以及氧化钴粉末更改为质量份数为10份的镍粉、45份的氧化铁粉以及30份的镍粉在超速离心机中充分离心得到的，并在S4中通入3kPa的高压惰性气体氩气；其余配方及步骤同实施例1。
对比例1
不采用多级冷却，直接采用复合冷冷却剂冷却；其余步骤及配方同实施例1。
对比例2
不采用基材层和粘结剂，直接在金属主体上采用等离子熔覆形成表面涂层，其余配方及步骤同实施例1。
对比例3
不采用的等离子熔覆技术形成表面涂层，直接形成基材层，其余配方及步骤同实施例1。
对比例4
不采用复合冷却剂冷却，直接以流水冷却，其余配方及步骤同实施例1。
收集各实施例和对比例的行星齿轮组，以其中行星齿轮为参考对象，以20000转的金刚石钻头磨损表面，运转时间30min，检测磨损面积，并统计磨损面积占检测总面积的比例，即为硬质磨损率，同时将各组行星齿轮组放置20000转的工作环境中，同时调节工作环境pH在2.5，检测表面的磨损情况，并统计磨损区域面积占接触区域总面积的比例，即为摩擦磨损率，得到表1数据。
表1各实施例与对比例得到的行星齿轮组的硬质磨损率和摩擦磨损率情况表
由表1可知，当采用复合冷却剂进行多级冷却后，以包括质量份数为13份的钼酸钠溶液以及47份的酵母菌发酵液的复合冷却剂，采用50份的氰基丙烯酸酯-聚乙二醇共聚物粉末以及40份的质量分数为56%的氯化铁溶液的粘结剂，以包括质量份数为8份的镍粉、36份的氧化铁粉以及26份的镍粉在超速离心机中充分离心得到的镍掺杂氧化铁以及氧化钴粉末，同时采用等离子熔覆技术的表面涂层，所得到行星齿轮组，其硬质磨损率为2%，摩擦磨损率为5%，即证明了本发明的优越性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.用于重载车轮边系统的行星轮组的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1将铝粉热熔成热熔液后，加入碳粉混合，升温至混合物熔化后，再依次加入碳粉、镍粉、锰粉、铬粉以及钼粉，继续升温至加入的金属粉末均热熔成液态，得到铁水；
S2将得到的铁水置于各个行星轮组部件的成型模具中成型，得到各部件的粗胚，将得到的粗胚采用复合冷却剂进行多级冷却，得到金属主体；
S3在得到的金属主体表面升温，加入金刚石粉末后，抛光打磨，得到光滑表面；
S4在得到的光滑表面浸入粘结剂中，静置，随后将金刚石粉与铝掺杂氧化锌粉末雾化，将粘结剂粘附的光滑表面置于雾化后的混合粉末中，通入高压惰性气体或氮气，静置，取出即得到基材层；
S5将得到的基材层流水中清洗并捶打，干燥后，在基材层上通过等离子熔覆，以镍掺杂氧化铁以及氧化钴粉末为原料，熔覆得到表面涂层；
S6将得到的表面涂层采用复合冷却剂进行多级冷却，干燥后即得到所述的行星轮组的各个零部件。
2.根据权利要求1所述的用于重载车轮边系统的行星轮组的制备方法，其特征在于：所述的多级冷却方式包括：
第一级冷却：将锻造阶段的粗胚或表面涂层倾斜45°后，静置8min，随后转动粗胚至水平，以轴心线为出水方向，采用70℃流水冲洗，得到初级金属主体或初级表面涂层；
第二级冷却：将得到的初级金属主体或表面涂层置于流动的复合冷却剂中，冷却至温度为30℃后，低温干燥表面，得到二级金属主体或二级表面涂层，观察二级金属主体或二级表面涂层的表面是否有凹缺，若二级金属主体有凹缺，则将二级金属主体热熔成铁水返回S2中，若二级表面涂层表面有凹缺，则标记出凹缺处，返回S5中，若没有则执行下一步；
第三级冷却：将得到的二级金属主体或二级表面涂层在流动的复合冷却剂中偏转135°后，静置16min，冷却至温度为20℃后，挤压冷却后的二级金属主体或二级表面涂层，固定表面，随后洗净，得到金属主体或表面涂层。
3.根据权利要求2所述的用于重载车轮边系统的行星轮组的制备方法，其特征在于：复合冷却剂包括质量份数为10-15份的钼酸钠溶液以及45-60份的酵母菌发酵液。
4.根据权利要求3所述的用于重载车轮边系统的行星轮组的制备方法，其特征在于：所述的酵母菌发酵液采用商用酵母菌，以废弃秸秆为原料经过厌氧密闭发酵20d后，经过抽滤过滤得到。
5.根据权利要求1，2、 3或4所述的用于重载车轮边系统的行星轮组的制备方法，其特征在于：所述粘结剂采用45-65份的氰基丙烯酸酯-聚乙二醇共聚物粉末以及35-45份的氯化铁溶液。
6.根据权利要求1所述的用于重载车轮边系统的行星轮组的制备方法，其特征在于：所述的镍掺杂氧化铁以及氧化钴粉末包括质量份数为2-10份的镍粉、30-45份的氧化铁粉以及25-30份的镍粉在超速离心机中充分离心得到的。
7.根据权利要求1所述的用于重载车轮边系统的行星轮组的制备方法，其特征在于：所述的金刚石粉末、镍掺杂氧化铁以及氧化钴粉末和铝掺杂氧化锌粉末采用纳米精磨级别，颗粒粒径在30 nm以内。
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