CN114262864A - 一种辊压轮表面改性方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种辊压轮表面改性方法,包括对工件进行除油、除锈处理的准备工作,抽真空、打弧升温,离子渗氮处理,以及冷却出炉。本发明的改性方法能够替代硬质合金辊压轮,提高辊压轮表面耐磨性,延长辊压轮寿命,降低材料浪费,与硬质合金辊压轮相比,表面硬度提升到HRC70以上,辊压扭力轴的数量由20~25根提升至30~35根,保证扭力轴表面光洁度,进而提高扭力轴表面质量;同时辊压轮的表面改性层还能起到表面防护作用,避免长期暴露空气中产生锈蚀,保证辊压轮质量。本方法工艺简单,制造成本远,低于硬质合金辊压轮,而且能够有效减少辊压轮更换次数,生产效率明显提高。
Description
技术领域
本发明属于特种车辆关键零件用工具表面改性技术领域,具体涉及一种辊压轮表面改性方法。
背景技术
扭力轴是履带特种车辆的关键零件,作为扭杆式悬挂装置中的弹性元件,在静态时承受车辆整体重量,在行驶过程中承受车辆行驶产生的冲击。当地面冲击力使负重轮、平衡肘带动扭力轴扭转时,利用扭力轴的扭转变形,达到衰减车体振动,提高特种车辆行驶、观瞄平稳性及乘员乘坐舒适性的目的。
扭力轴通过表面辊压工序,提高其表面的光洁度,并产生表面压应力,进而提高扭力轴疲劳寿命。现有表面辊压工序中使用的扭力轴辊压轮采用W18Cr4V高速钢制造,辊压轮表面硬度HRC58~63,与扭力轴硬度接近,导致辊压轮寿命较低,工具材料浪费严重。一组辊压轮(3件)辊压7~10根扭力轴时,辊压接触部位有碎屑剥落,表面光洁度严重下降。同时还会造成扭力轴辊压后产生麻坑和波纹,导致扭力轴报废。此外,目前的硬质合金辊压轮采用YG6或YG8硬质合金烧结、磨削加工制成,并在辊压轮表面涂覆TiAlN涂层,使用寿命优于W18Cr4V,但工艺过程复杂,制造成本高,其表面硬度为HRC66以上,仅略高于扭力轴硬度,延长辊压轮寿命效果不明显。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提出一种辊压轮表面改性方法,以解决如何替代硬质合金辊压轮,提高辊压轮表面耐磨性,延长辊压轮寿命的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题,本发明提出一种辊压轮表面改性方法,该表面改性方法包括如下步骤:
S1.准备工作:对工件进行除油、除锈处理;
S2.抽真空、打弧升温:将工件放置在阴极盘上,炉内抽真空至≤10Pa,向炉内通入氢气、氩气,保持炉内气压≤50Pa;待炉压稳定后,调节电压500~700V,提高电流密度至产生辉光放电;离子轰击工件表面,使工件升温,升温期间氢气流量提高至600L/min,氩气流量保持不变;
S3.离子渗氮处理:选用NH3分解气为离子渗氮气源,炉温升至530~550℃进行保温,通入NH3,电压调节到650V,保温时间为360~480min,形成渗氮层;
S4.冷却出炉:渗氮保温完成后,停止供气,切断电源,保持炉内渗氮气氛,让工件随炉冷却后出炉。
进一步地,步骤S1中,使用脱脂清洗剂去掉工件表面油污,清洗后自然晾干或用棉丝擦干。
进一步地,步骤S1中,使用砂纸打磨或毛刷清理工件表面浮锈。
进一步地,步骤S1中,采用喷丸处理清除工件表面铁锈。
进一步地,步骤S3中,NH3分解气为25%N2和75%H2。
进一步地,步骤S3中,渗氮层深度不小于0.25mm。
(三)有益效果
本发明提出一种辊压轮表面改性方法,包括对工件进行除油、除锈处理的准备工作,抽真空、打弧升温,离子渗氮处理,以及冷却出炉。本发明的改性方法能够替代硬质合金辊压轮,提高辊压轮表面耐磨性,延长辊压轮寿命,降低材料浪费,与硬质合金辊压轮相比,表面硬度提升到HRC70以上,辊压扭力轴的数量由20~25根提升至30~35根,保证扭力轴表面光洁度,进而提高扭力轴表面质量;同时辊压轮的表面改性层还能起到表面防护作用,避免长期暴露空气中产生锈蚀,保证辊压轮质量。本方法工艺简单,制造成本远,低于硬质合金辊压轮,而且能够有效减少辊压轮更换次数,生产效率明显提高。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚,下面结合实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本实施例提出一种辊压轮表面改性方法,辊压轮采用W18Cr4V为基体材料,改性方法具体包括如下步骤:
S1.准备工作:对工件进行除油、除锈处理,保证表面干燥、光洁,为渗氮表面质量提供保证,缩短工件打弧时间,以免因油污、锈迹等引起电弧,点烧蚀工件表面。除油、除锈的方法可以采用化学方法或物理方法。本实施例中,使用脱脂清洗剂去掉工件表面的油污,清洗后自然晾干或用棉丝擦拭干净,防止将水带入炉内,以免影响炉内真空。使用砂纸打磨或毛刷清理表面浮锈,对附着力强的铁锈,采用喷丸处理。
S2.抽真空、打弧升温:将工件放置在阴极盘上,炉内抽真空至≤10Pa,向炉内通入氢气、氩气,保持炉内气压≤50Pa;待炉压稳定后,适时调节电压(500~700V),提高电流密度至产生辉光放电;离子轰击工件表面,将高压电场的动能转换为热能,使工件升温,升温期间氢气流量提高至600L/min,氩气流量保持不变。
S3.离子渗氮处理:选用NH3分解气(25%N2和75%H2)为离子渗氮气源,炉温升至530~550℃进行保温,通入NH3,电压调节到650V,保温时间为360~480min,由此产生γ'单相或以γ'相为主的化合物层,且保证渗氮层深度≥0.25mm,并具有一定强化硬度。
进行离子渗氮处理时,离子轰击工件表面产生阴极溅射效应,使得N+、H+等离子分离出来。N+在电场作用下向工件迁移,吸附在工件表面,发生反应N++e=[N];[N]+Fe=FeN。在温度530~550℃作用下,凝附在工件表面的FeN分解为低价氮化物Fe2N、Fe3N、Fe4N,并游离出活性氮原子向工件内部扩散,形成渗氮层。
S4.冷却出炉:渗氮保温完成后,停止供气,切断电源,保持炉内渗氮气氛,让工件随炉冷却后出炉。
NH3在分解时产生氮气和氢气,需进行尾气处理,将产生的氢气及多余NH3燃烧,避免与空气接触产生爆炸。
经表面改性的辊压轮,渗氮层深度≥0.25mm,具有优异的耐磨性、耐疲劳性及耐腐蚀性,同时具有抗咬合、抗擦伤的能力,能够更好地延长其工作寿命,使扭力轴表面质量得到大大提升,同时减少工具的更换次数,提高效率。
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 (6)
1.一种辊压轮表面改性方法,其特征在于,所述表面改性方法包括如下步骤:
S1.准备工作:对工件进行除油、除锈处理;
S2.抽真空、打弧升温:将工件放置在阴极盘上,炉内抽真空至≤10Pa,向炉内通入氢气、氩气,保持炉内气压≤50Pa;待炉压稳定后,调节电压500~700V,提高电流密度至产生辉光放电;离子轰击工件表面,使工件升温,升温期间氢气流量提高至600L/min,氩气流量保持不变;
S3.离子渗氮处理:选用NH3分解气为离子渗氮气源,炉温升至530~550℃进行保温,通入NH3,电压调节到650V,保温时间为360~480min,形成渗氮层;
S4.冷却出炉:渗氮保温完成后,停止供气,切断电源,保持炉内渗氮气氛,让工件随炉冷却后出炉。
2.如权利要求1所述的表面改性方法,其特征在于,步骤S1中,使用脱脂清洗剂去掉工件表面油污,清洗后自然晾干或用棉丝擦干。
3.如权利要求1所述的表面改性方法,其特征在于,步骤S1中,使用砂纸打磨或毛刷清理工件表面浮锈。
4.如权利要求1所述的表面改性方法,其特征在于,步骤S1中,采用喷丸处理清除工件表面铁锈。
5.如权利要求1所述的表面改性方法,其特征在于,步骤S3中,NH3分解气为25%N2和75%H2。
6.如权利要求1所述的表面改性方法,其特征在于,步骤S3中,渗氮层深度不小于0.25mm。
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