CN115928081A - 一种注塑机拉杆表面复合强化加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种注塑机拉杆表面复合强化加工方法，首先经过复合喷丸强化工艺，使注塑机拉杆表层强化，同时对螺纹部位进行滚压强化处理，其中注塑机拉杆表面经过复合喷丸强化加工方法，拉杆外表层的应力状态为压应力，最大压应力深度达到50‑100μm，强化层深度为150‑500μm，表面晶粒细化成微纳米级别，表面粗糙度0.1‑0.5μm，且耐磨性良好，注塑机拉杆疲劳周期提升至2‑3倍以上，注塑机拉杆复合喷丸后表面再经过机械打磨处理后，对注塑机拉杆表面进行磷化处理、喷涂防锈油、防护漆，保护拉杆表面30‑50年不生锈、不发生断裂失效，提高注塑机拉杆使用寿命，满足机械行业零部件的高质量、高性能的要求。
Description
技术领域
本发明涉及机械表面处理技术领域，涉及到注塑机拉杆表面强化加工方法。
背景技术
由于工程机械、注塑机领域重要的承载零件均采用调质钢制造，生产周期长、能耗高、易淬火变形或开裂、产品质量波动大、成本高、污染严重。注塑机拉杆是注塑机中最主要的承力件，决定注塑机使用性能和寿命的关键因素。在大规模工业化生产中，注塑机模具交替开、合模，拉杆上的拉力也交替施加，拉杆承受交替变化的拉应力。因此这些主要受力零件必须具有足够的强度和刚性，以保证合模装置可靠地工作。由于注塑机拉杆的高长径比，需材料具有较高的加工性能和抗疲劳性能，尤其是螺纹牙处容易出现疲劳失效断裂。目前，企业对注塑机拉杆表面强化主要是通过渗氮处理提高其拉杆的使用寿命，然而渗氮高能耗，环境污染，不利于企业的长远发展。因此，本发明的目的在于提供一种注塑机拉杆表面复合喷丸强化加工方法。
专利申请号为2017103362934，名称为“一种注塑机螺杆表面强化方法”的中国专利文献公开了一种注塑机螺杆表面强化方法，放入电弧离子镀膜设备中，镀制Ti/TiN/TiAlN多层复合薄膜，使用该方法后，可以在注塑机螺杆表面形成不易脱落，且薄膜层的外表面的应力为压应力，而且薄膜层的耐磨性和结合力好的薄膜，从而提高注塑机螺杆的使用寿命。然而，对于注塑机拉杆尺寸较大，需要较大的装备，难以采用复合涂层技术强化其表面。
因此本发明专利开发一种注塑机拉杆强化加工方法，该拉杆材料韧性佳，易于切削加工，强度、硬度和韧性匹配好，抗腐蚀性能优异的注塑机拉杆，并且经表面复合强化工艺，提高注塑机拉杆的使用寿命，满足机械行业零部件的高质量、高性能的要求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进注塑机机械行业的进一步发展具有非常重要的意义。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种注塑机拉杆表面复合强化加工方法，在注塑机拉杆表面进行预喷丸强化处理，再进行精细喷丸处理，在外部螺纹处进行滚压强化处理，提高注塑机拉杆的使用寿命。
首先进行预喷丸强化处理工艺是通过机械抛丸0.5-3.0mm直径的S280或S330球型铸钢珠丸强化拉杆表面，抛丸速度为100-300m/s，喷枪与拉杆表面距离保持200-500mm，喷丸覆盖率100-200％。
预喷丸强化处理后采用机械手自动精细喷丸强化处理；
进一步，精细喷丸处理工艺是通过机械气压喷射0.1-0.5mm直径的S110球型铸铁丸强化拉杆表面，工作气压为60-75MPa，喷枪与拉杆表面距离保持100-300mm，喷丸覆盖率200-400％。(低于或高于这些条件范围，均无法达到本发明的效果)
注塑机拉杆表面经过上述预喷丸强化和精细喷丸强化处理的复合喷丸强化后，利用车床加工技术对拉杆表面进行1-3μm厚度切除打磨加工，使拉杆表面粗糙度达到0.1-2.0μm，最大压应力深度达到50-100μm，强化层深度为150-500μm，表面晶粒细化成微纳米级别，表面粗糙度0.1-0.5μm，且耐磨性良好，注塑机拉杆疲劳周期提升至2-3倍以上。
另外，在注塑机拉杆外部螺纹处进行滚压轮强化处理，加载静挤压力为1-10kN，滚压圈数8-10圈，滚压轮转速为10-30rpm，硬化层深度达到0.5-2.0mm。
注塑机拉杆强化表面复合喷丸强化，再对其表面采用上述车床加工技术对拉杆表面进行1-3μm厚度切除打磨加工后进一步进行磷化处理，处理温度为60-80℃，时间为5-10min。
最后进行Rema型防锈油、喷涂油漆涂料处理保护拉杆表面30-50年不生黄色锈斑，且经无损探伤测试不发生微裂纹或无断裂失效现象出现，其中油漆：稀释剂：固化剂三者质量比例为5:3:1.5-5:2:1，其中油漆为丙烯酸Ral7011型油漆。稀释剂和固化剂可根据需要进行选择，防腐处理方法为常规方法，不作特别限定。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明采用初次大的钢丸，起到细化晶粒，和压应力深度加深。再次精细喷丸，进一步提高晶粒细化和提高精度，复合强化之间起到协同作用。采用本发明注塑机拉杆表面强化加工方法处理后，拉杆性能指标优良，节约成本，符合国家政策要求，注塑机拉杆强化工艺简单，易操作，强化效果优良，综合力学性能良好，满足注塑机拉杆表面30-50年不生锈、不发生断裂失效，提高注塑机拉杆使用寿命，满足机械行业零部件的高质量、高性能的要求。具有很好的推广前景和应用价值。
具体实施方式
具体实施例1
以下通过具体实施例对本发明作进一步的说明，实施例仅用于解释的目的，本发明保护范围不限于本实施例。
在850t型号注塑机上均采用四根42CrMo钢注塑机拉杆直径100mm，长度3.5m，且两根拉杆所有外表面未经过强化加工方法或渗氮强化处理，拉杆螺纹部位也未进行滚压强化处理。另外两根拉杆进行复合强化处理，通过机械抛丸0.5mm直径的S280球型铸钢珠丸强化拉杆表面，抛丸速度为150m/s，喷枪与拉杆表面距离保持250mm，喷丸覆盖率200％。随后采用机械手自动精细喷丸强化处理，喷射0.1mm直径的S110球型铸铁丸强化拉杆表面，工作气压为70MPa，喷枪与拉杆表面距离保持200mm，喷丸覆盖率200％。在注塑机拉杆表面强化后，利用车床加工技术对拉杆表面进行1.5μm厚度切除打磨加工，使拉杆表面粗糙度达到0.5μm，最大压应力深度达到50μm，压应力最大值达到约-750MPa，强化层深度为200μm，表面晶粒细化成微纳米级别，且耐磨性良好，摩擦系数降低50％，42CrMo调质钢喷丸前后表面硬度354.86±22.86HV0.5增至459.62±51.43HV0.5。另外，在注塑机拉杆外部螺纹处进行滚压轮强化处理，加载静挤压力为10kN，滚压8圈，滚压轮转速为20rpm，强化层厚度大约为1mm。在装配过程中，对注塑机拉杆强化表面喷丸强化处进行磷化处理，其它区域通过绝缘胶带隔绝，处理温度为70℃，时间为5min。四根拉杆在螺纹部位进行防锈油处理，拉杆喷丸部位和另外两根未强化的拉杆表面都进行喷涂油漆涂料防腐处理保护，Ral7011型油漆：稀释剂：固化剂混合质量比例为5:3:1.5。经过1个月的加速模拟工作服役时间，注塑机最大合模力为8000KN±50KN，每根拉杆所承受的力2000-2100KN之间，工作循环100万次未到，四根42CrMo钢拉杆有一根出现了断裂失效，而且失效拉杆为未强化处理，失效的拉杆在螺纹牙尾端部出现了断裂，影响到注塑机的使用寿命。
具体实施例2
以下通过具体实施例对本发明作进一步的说明，实施例仅用于解释的目的，本发明保护范围不限于本实施例。
在1050t型号注塑机上均采用四根42CrMo钢注塑机拉杆直径180mm，长度3.8m，且四根拉杆所有外表面都经过相同的表面复合强化工艺加工。首先，通过机械抛丸1.5mm直径的S330球型铸钢珠丸强化拉杆表面，抛丸速度为200m/s，喷枪与拉杆表面距离保持350mm，喷丸覆盖率100％。随后采用机械手自动精细喷丸强化处理，喷射0.1mm直径的S110球型铸铁丸强化拉杆表面，工作气压为65MPa，喷枪与拉杆表面距离保持200mm，喷丸覆盖率200％。在注塑机拉杆表面强化后，利用车床加工技术对拉杆表面进行2.0μm厚度切除打磨加工，使拉杆表面粗糙度达到0.3～0.4μm，最大压应力深度达到85μm，压应力最大值达到约-1050MPa，强化层深度为450μm，表面晶粒细化成微纳米级别，且耐磨性良好，摩擦系数降低40～45％。另外，在注塑机拉杆外部螺纹处进行滚压轮强化处理，加载静挤压力为5kN，滚压10圈，滚压轮转速为25rpm。在装配过程中，对注塑机拉杆强化表面喷丸强化处进行磷化处理，其它区域通过绝缘胶带隔绝，处理温度为65℃，时间为8min。四根拉杆在螺纹部位进行防锈油处理，拉杆喷丸部位进行喷涂油漆涂料防腐处理保护，Ral7011型油漆：稀释剂：固化剂混合质量比例为5:2.0:1.5。经过3个多月的加速模拟工作服役时间，注塑机最大合模力为10000KN±50KN，每根拉杆所承受的力2400-2600KN之间，工作循环300万次以上，四根42CrMo钢拉杆质量和外观没有出现微裂纹和黄色锈斑等任何质量问题。
具体实施例3
以下通过具体实施例对本发明作进一步的说明，实施例仅用于解释的目的，本发明保护范围不限于本实施例。
在1050t型号注塑机上均采用四根42CrMo钢注塑机拉杆直径180mm，长度3.8m，且三根拉杆所有外表面都经过相同的表面复合强化工艺加工。首先，通过机械抛丸1.5mm直径的S330球型铸钢珠丸强化其中三根拉杆表面，抛丸速度为250m/s，喷枪与拉杆表面距离保持300mm，喷丸覆盖率100％。随后采用机械手自动精细喷丸强化处理，喷射0.1mm直径的S110球型铸铁丸强化拉杆表面，工作气压为70MPa，喷枪与拉杆表面距离保持180mm，喷丸覆盖率200％。在注塑机拉杆表面强化后，利用车床加工技术对这三根拉杆表面进行2.0μm厚度切除打磨加工，使拉杆表面粗糙度达到0.3～0.4μm，最大压应力深度达到85μm，压应力最大值达到约-1000MPa，强化层深度为435μm，表面晶粒细化成微纳米级别，且耐磨性良好，摩擦系数降低40～45％。第四根拉杆首先通过机械手自动精细喷丸强化处理，喷射0.1mm直径的S110球型铸铁丸强化拉杆表面，工作气压为70MPa，喷枪与拉杆表面距离保持180mm，喷丸覆盖率200％；然后在进行机械抛丸1.5mm直径的S330球型铸钢珠丸强化，抛丸速度为250m/s，喷枪与拉杆表面距离保持300mm，喷丸覆盖率100％；最后进行拉杆表面精度加工，通过车床加工技术对其拉杆进行2.0μm厚度切除打磨加工，使拉杆表面粗糙度达到约90μm，表面仍然较粗糙。最后，将注塑机四根拉杆外部螺纹处都统一进行滚压强化工艺处理，加载静挤压力为5kN，滚压9圈，滚压轮转速为30rpm。在装配过程中，对注塑机拉杆强化表面喷丸强化处进行磷化处理，其它区域通过绝缘胶带隔绝，处理温度为65℃，时间为8min。四根拉杆在螺纹部位进行防锈油处理，拉杆喷丸部位进行喷涂油漆涂料防腐处理保护，Ral7011型油漆：稀释剂：固化剂混合质量比例为4:2.1:1.0。经过3个多月的加速模拟工作服役时间，注塑机最大合模力为10000KN±50KN，每根拉杆所承受的力2400-2600KN之间，工作循环300万次以上，其中三根42CrMo钢拉杆质量和外观没有出现微裂纹和黄色锈斑等任何质量问题，然而先经机械手自动精细喷丸强化处理然后在经抛丸处理的拉杆在靠近螺纹牙附近出现了肉眼可见的微裂纹，而且涂覆的涂料出现了脱皮现象。
Claims (7)
1.一种注塑机拉杆表面复合强化加工方法，其特征在于，所述加工方法包括：先在注塑机拉杆表面进行预喷丸强化处理，再进行精细喷丸处理，在外部螺纹处进行滚压强化，拉杆表面强化后再进行防腐处理。
2.根据权利要求1所述的注塑机拉杆表面复合强化加工方法，其特征在于，预喷丸强化处理工艺是通过机械抛丸0.5-3.0mm直径的球型铸钢珠丸强化拉杆表面，抛丸速度为100-300m/s，喷枪与拉杆表面距离保持200-500mm，喷丸覆盖率100-200％。
3.根据权利要求1所述的注塑机拉杆表面复合强化加工方法，其特征在于，精细喷丸处理工艺是通过机械气压喷射0.1-0.5mm直径的球型铸铁丸强化拉杆表面，工作气压为60-75MPa，喷枪与拉杆表面距离保持100-300mm，喷丸覆盖率200-400％。
4.根据权利要求1所述的注塑机拉杆表面复合强化加工方法，其特征在于，注塑机拉杆表面复合喷丸强化后，利用车床加工技术对拉杆表面进行1-3μm厚度切除打磨加工，使拉杆表面粗糙度达到0.1-2.0μm，最大压应力深度达到50-100μm，强化层深度为150-500μm，表面晶粒细化成微纳米级别，表面粗糙度0.1-0.5μm，拉杆疲劳寿命提升至2-3倍以上。
5.根据权利要求1所述的注塑机拉杆表面复合强化加工方法，其特征在于，外部螺纹处进行滚压轮强化处理，加载静挤压力为1-10kN，滚压圈数8-10圈，滚压轮转速为10-30rpm，硬化层深度达到0.5-2.0mm。
6.根据权利要求4所述的注塑机拉杆表面复合强化加工方法，其特征在于，注塑机拉杆强化表面复合喷丸强化，对其表面进行机械打磨处理后进一步进行磷化处理，处理温度为60-80℃，时间为5-10min。
7.根据权利要求1所述的注塑机拉杆表面复合强化加工方法，其特征在于，拉杆表面强化后再进行防腐处理是指采用Rema型防锈油、喷涂油漆涂料处理保护拉杆表面30-50年不生黄色锈斑，且经无损探伤测试不发生微裂纹或无断裂失效现象出现；其中喷涂油漆涂料中油漆：稀释剂：固化剂三者比例为5:3:1.5-5:2:1，其中油漆为丙烯酸Ral7011型油漆。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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