CN117355389A - 用于处理活塞杆的表面的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一个方面涉及一种用于处理活塞(2)的杆(21)的表面的方法，所述杆由最小硬度高于45HRC的高机械强度合金制成，其特征在于，所述方法包括以下步骤：‑研磨步骤，和‑进行抛光步骤，直到获得平均粗糙度Ra≤0.2μm。这导致表面光洁度允许在不需要镀铬的情况下保持活塞的动态密封要求。
Description
技术领域
本发明的技术领域是机械部件，诸如活塞杆和所获得的杆的表面处理的技术领域。
本发明特别地涉及配备用于航空器起落架的制动系统的活塞杆。
背景技术
制动系统中所用的活塞压缩在轮和轴上所装配的盘组件。该组件，称为散热器，由与轴成一体的定子和与轮成一体的转子组成。盘的压缩减缓了转子与定子之间的相对旋转运动。本发明所涉及的活塞是由在压力下的液压流体所移动的液压活塞。
活塞被直接地拧入与制动系统一体的环中，并且应该满足以下主要功能：
-将压力施加至散热器，
-自动地补偿散热器上的磨损，
-使活塞返回，以防止制动系统中的残余制动，
-提供密封功能。
杆是活塞的主要部件之一。它借助拧入到其端部的球体，通过使变形管逐渐地变形，而有助于散热器磨损补偿功能。
杆应该具有足够的机械特性，以承受一方面使变形管变形所要求的负载，并且另一方面承受与紧固球体相关联的预应力。
杆还应该通过杆密封件，在液压流体侧上的加压环境与制动盘侧上的非加压环境之间实现密封功能。杆需要特定的粗糙度，以便限制密封件的磨损，同时促进其滑动，并且需要足够的硬度，以避免由于与密封件的摩擦而损害该粗糙度。可以由单件弹性体或由几个部分制成密封件：例如，具有较硬PTFE(聚四氟乙烯)部分的弹性体密封件。
目前，由不锈钢，例如15-5PH型不锈钢制成这些杆，该不锈钢具有必要的机械特性，以确保磨损补偿功能。
与密封件接合的杆的本体涂覆有硬质铬沉积物。研磨该沉积物以获得用于密封功能的适当粗糙度，并且其高硬度使其能够承受对杆密封件的摩擦。
然而，该技术方案存在几个问题：
-硬铬沉积物可以具有可以促进液压泄漏的多孔性。
-镀铬和研磨范围是复杂且昂贵的，
-镀铬范围不满足环境要求。
研磨并且没有硬铬的15-5PH不锈钢杆解决方案也存在于其他航空制动器供应商，但是这种解决方案不适用于要求杆的最小表面硬度大于45HRC的杆密封件，即由两部分组成的密封件：弹性体和PTFE。
发明内容
本发明通过使生产杆更简单而提供了以上讨论的问题的解决方案，该杆提供了令人满意的密封，并且不需要额外的表面处理。
因此使用一种材料，该材料在以上描述的应变条件下和特定于该应用，既具有补偿磨损所需的机械特性(Rm>1100MPa)，又具有被机加工和研磨以实现满足密封功能的粗糙度的能力(Ra值＜0.2μm，限定的极限)，还具有足够的硬度以承受与密封件的摩擦，并且保证表面光洁度的完整性(＜45HRC)。
本发明的一方面涉及一种用于处理活塞杆的表面的方法，所述杆由高强度合金制成，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-研磨步骤，以及，
-精加工步骤，直到获得平均粗糙度Ra≤0.2μm。
有利地，平均粗糙度Ra≤0.1μm。
以此方式，获得一种表面光洁度，该表面光洁度使得能够满足活塞的动态密封要求，而无需镀铬。例如，可以获得最大高度Rp≤0.4μm和最大偏差Rz≤2.0μm。
有利地，合金具有大于45HRC的最小硬度。这允许使用更多种类的密封件。合金可以是金属合金。
有利地，合金是镍基超合金。例如，可以使用IN718型合金。
有利地，合金具有拉伸强度Rm>1100MPa。该强度使得杆能够使变形管变形。
最终粗糙度可以以两种方式获得：通过研磨，接着通过机械抛光(盘研磨)进行超精加工，或者通过研磨，接着通过摩擦精加工进行精加工。
有利地，精加工步骤是摩擦摩擦精加工。该技术使得可以获得期望水平的粗糙度。摩擦精加工包括用于通过围绕罐中的部件移动研磨介质(通过研磨、剪切或冲击)来改进粗糙度的所有工业研磨机加工方法。示例包括翻筒抛光、线性和圆形振动器、离心力机、拖曳精加工或表面精加工。
本发明的第一方面涉及通过根据前述特征之一的表面处理方法所获得的活塞杆。
本发明的第二方面涉及一种包括通过根据本发明的方法所获得的活塞杆的活塞。
有利地，活塞杆包括在加压环境与非加压环境之间的密封件。杆的表面特征使得可以限制密封件的磨损，并且保证适当的密封，尽管在干燥活塞的情况下存在压力差。
有利地，杆被布置在变形管中，并且包括与变形管配合的在第一端处的球体。杆是足够地刚性的，以便一方面承受使变形管变形所要求的负载，并且另一方面承受与安装螺母和球体相关联的预应力。
本发明的第三方面涉及一种制动系统，该制动系统包括根据本发明的至少一个活塞。
通过阅读以下描述和通过检查附图，将更好地理解本发明及其不同应用。
发明内容
通过指示而非限制本发明的目的，阐述这些图。
图1是航空器起落架的制动系统的截面图，
图2示出了配备图1的制动系统的活塞的细节，
图3示出了图2的活塞密封件的磨损，
图4是图表，其示出了作为杆表面的平均粗糙度Ra的函数的磨损试验的结果，
图5是图表，其示出了作为杆表面的粗糙度参数Rp的函数的磨损试验的结果，
图6示出了具有不同粗糙度的试验前后杆的外观，
图7表示不同的粗糙度参数。
具体实施方式
除非另外说明，否则出现在不同图中的相同元件具有单一附图标记。
图1所示的制动系统1用于航空起落架。它包括环5和几个制动盘，这些制动盘彼此上下堆叠，由于它们可以达到的温度，形成了所谓的“散热器”。这些盘的一半与轴X的轮(或轮缘)成一体，并随其旋转，这些是转子盘11；另一半通过轴与航空器成一体，且不旋转，这些是定子盘10、12。它们交替地安装，以形成称为散热器的组件。是盘之间的摩擦确保制动。
活塞2作用在其上的第一盘12(仅示出一个)是与轴成一体的定子盘。当释放制动器时，活塞2在液压的作用下伸出套筒3，并且压缩散热器。当压力被释放时，弹簧20将活塞2推回到套筒3中。
活塞2包括中空本体25，并且包括引导件24，该引导件将弹簧20固持在两个支承表面之间：与引导件24一体的第一表面240以及与中空本体25一体的第二表面250。
活塞2还包括杆21，该杆用作自动制动磨损调节装置。杆21被放置在变形管22中，并且在第一端210处包括球体23，球体的直径大于变形管22的直径。当制动盘磨损时，球体23将向后移动，使变形管22变形，并因此位移活塞行程以补偿磨损。因此，定子盘11与转子盘10、12之间的距离通过球体23在变形管22中的位移而保持在恒定的最小值，并且使得无论盘的磨损如何都能够确保相同的制动踏板间隙。
活塞2运行如下：液压流体4(例如油)到达活塞2的一侧，并且通过力F推动活塞以使其与第一定子盘12接触，直到定子盘12、10和转子盘11接触。如果盘磨损，活塞2将进一步前进，并且杆21将在变形管22中往回移动，通过盘磨损的厚度延伸活塞2的行程。当释放制动器时，活塞2由设置在与液压流体4入口相对的侧上的弹簧20推回。
杆21经由第二端211连接至制动系统1的环5。杆21因此经由孔251穿过中空本体25的第二表面250。这个孔251配备有密封件212，该密封件保证在压力下的液压流体4与在大气压下的外部之间围绕杆21进行密封。当活塞4移动时，密封件212将在杆4上滑动，如果杆21的表面不具有足够的表面条件、硬度和粗糙度条件，这可导致密封件212的劣化。
因此，可以在图3中看到密封件212上的磨损的两个实例，其中划痕R是可见的。因此，满足动态密封要求所要求的表面光洁度是非常重要的。因此，铬棒的当前要求是要求平均粗糙度Ra＜0.2μm。实际上，由于用于封闭铬裂纹的研磨范围，粗糙度低得多(Ra＜0.1μm)，否则这将是液压泄漏路径。此外，表面光洁度高于Ra0.1μm的全尺寸测试显示出杆密封件212上的磨损，这可以预测使用中的泄漏问题。
表面的粗糙度由不规则性表征，并且包括几个参数：在测量长度上的平均粗糙度Ra、平均最大峰高Rp以及最大轮廓振幅Rz。
因此，用杆21进行具体研究，这些杆被制造为具有不同水平的平均粗糙度Ra：0.04、0.08和0.2。在这些杆上进行摩擦试验，得到图4和图5所示的结果。
在图4中可以看出，具有约0.05μm的平均粗糙度Ra的镀铬杆Tc导致小于0.4％的平均磨损，而具有小于0.1μm的粗糙度Ra的第一镍合金杆Ti1导致小于0.6％的平均磨损，并且具有接近Ra＝0.2μm的粗糙度的第二镍合金杆Ti2导致大于1.2％的平均磨损。
在图5中还注意到，最大高度Rp对密封件的平均磨损具有影响。
不同杆的表面在图6中是可见的，从左到右具有镀铬杆Tc的表面，然后在密封件上的摩擦之前和之后两个杆Ti1和Ti2的表面。镀铬杆Tc示出由与杆的重复摩擦引起的磨损脊，而镍合金杆(诸如Inconel 718)没有示出任何磨损，并且因此能够承受由密封摩擦引起的磨损。
这些试验使得有可能限定要规定的最低要求，以便确保性能：Ra最大0.2μm。
Claims (9)
1.一种用于处理活塞(2)的杆(21)的表面的方法，所述杆(21)由具有大于45HRC的最小硬度的高强度合金制成，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-研磨步骤，以及，
-精加工步骤，直到获得平均粗糙度Ra≤0.2μm。
2.根据前一权利要求所述的表面处理方法，其特征在于，所述合金是镍基超合金。
3.根据前一权利要求所述的表面处理方法，其特征在于，所述合金具有拉伸强度Rm>1100MPa。
4.根据前述权利要求中任一项所述的表面处理方法，其特征在于，所述精加工步骤是摩擦精加工。
5.一种通过根据前述权利要求中任一项所述的表面处理方法所获得的活塞杆(21)。
6.一种活塞(2)，所述活塞包括根据前述权利要求的活塞杆(21)。
7.根据前一权利要求所述的活塞(2)，其特征在于，所述活塞杆(21)包括在加压环境与非加压环境之间的密封件(212)。
8.根据前一权利要求所述的活塞(2)，其特征在于，所述杆(21)设置在变形管(22)中，并且所述杆包括位于第一端(210)处的球体(23)，所述球体与所述变形管(22)配合。
9.一种制动系统(1)，其特征在于，所述制动系统包括根据权利要求7至8之一所述的至少一个活塞(2)。
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