[發(fā)明專利]一種提高機械零件表面承載能力的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710302591.8
• 申請日: 2007-12-29
• 公開（公告）號: CN101215622A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張永斌
• 申請（專利權(quán)）人: 張永斌
• 主分類號: C21D7/02
• 分類號: C21D7/02
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司
• 代理人: 劉喜蓮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機械零件表面加工方法，特別是一種提高機械零件表面承載能力的方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代機械零件傾向于在越來越重的載荷、更高的運動速度和更高的溫度下工作，而機械零件尺寸又呈不斷減小的趨勢。這對機械零件表面承載能力提出了越來越高的要求。目前，人們正不斷地尋求提高機械零件表面承載能力的辦法。獲得新的有效的機械零件表面承載能力提高技術(shù)對于開發(fā)先進機械零件具有重要意義。概括起來，當(dāng)前常用的比較成熟的提高機械零件表面承載能力的技術(shù)有以下幾種

1、使用較好的材料。

這種方法是采用具有較高力學(xué)性能如強度和沖擊韌性等的材料來制造機械零件，進而提高機械零件表面的承載能力。比如，在齒輪設(shè)計中就是這樣，常常采用合金鋼等較好材料來制造重載、高速工況下工作的齒輪。通常，這種方法結(jié)合表面熱處理技術(shù)進行才能達到目的。顯然，這種方法需耗費大量貴重金屬，不省材，損耗資源，成本高。其缺陷明顯。

2、表面熱處理技術(shù)。

表面熱處理技術(shù)是提高機械零件表面強度和承載能力的常用方法之一。它是通過提高機械零件表面硬度來實現(xiàn)的。常見的提高表面硬度的熱處理方法有表面淬火、表面滲碳淬火、表面碳氮共滲淬火等。這種方法須在較好的選材基礎(chǔ)上進行才能收到效果。而且它需要配套的昂貴熱處理設(shè)備，并占用大的廠房空間。另一方面，表面淬火工藝不容易控制，對工人技術(shù)要求高。而且這種方法容易產(chǎn)生表面缺陷如表面應(yīng)力集中、表面裂紋等，所達到的表面硬度值受到限制。因此，它提高表面承載能力的潛力受到限制，還會因表面缺陷的產(chǎn)生而不能有效提高表面承載能力。它還需要機械零件表面具有高的光潔度。故它具有成本較高、提高表面承載能力受限制的缺陷。

3、表面涂層技術(shù)。

這種技術(shù)是在機械零件表面涂敷一薄層材料并結(jié)合表面處理技術(shù)來提高機械零件表面的強度、硬度、低摩、耐磨等力學(xué)性能，進而提高機械零件表面承載能力。表面滲碳淬火和表面碳氮共滲淬火也可看作屬于這種技術(shù)。表面涂層可以是化學(xué)涂層，也可以是物理涂層。前者通過化學(xué)反應(yīng)形成表面涂層，后者通過物理吸附形成表面涂層。這種技術(shù)許可機械零件基體材料差些，發(fā)揮表面涂層材料的力學(xué)性能。但它需要相關(guān)的涂敷設(shè)備，需要好的涂層材料，表面涂層會因粘結(jié)強度不足而脫落，而且表面涂層承載能力受表面涂層力學(xué)性能及其應(yīng)力狀況限制。因此，這種技術(shù)的成本常常較高，表面承載能力的提高受到限制。其缺陷顯然。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新的、通過設(shè)計并制造出特定的表面形貌來提高機械零件表面承載能力的方法。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的。本發(fā)明是一種提高機械零件表面承載能力的方法，其特點是，其步驟如下：

(1)制造出帶粗糙體且硬度低于HBS200的機械零件表面，清洗機械零件表面，去除油污和雜質(zhì)；

(2)制作加工模板，所述的模板為表面上具有周期分布的脊的帶脊模板，該脊在模板表面上的分布呈一維分布；所述的脊為等腰三角形的脊，它由b、h、θ三個參數(shù)確定，θ的值為20°-40°，優(yōu)選25°-30°，b、h、θ滿足以下關(guān)系：

(2·h·ctgθ+b)·N＝L

h·ctgθ＝b/2

其中：

b為模板表面上相鄰脊在一維分布方向上在模板表面上的距離；

h為模板表面上脊的高度；

θ為模板表面上脊的兩側(cè)邊與模板表面間的夾角；

L為機械零件表面總寬度；

N為機械零件表面上沿寬度方向粗糙體總數(shù)；

再將模板扣在機械零件表面上，在模板和機械零件表面間施加壓力，使機械零件表面產(chǎn)生一定量的塑性壓縮變形，并使模板表面上的“脊”壓入機械零件表面，使機械零件表面得到所需要的由上述三個參數(shù)b、h、θ確定的表面形貌即可；在此過程中，注意控制模板的壓入量，得到所需要的上述三個表面形貌參數(shù)值即可，不可過度壓縮機械零件表面。

或者，

(2)制作加工模板，所述的模板為表面平整的簡易模板；再將模板扣在機械零件表面上，在模板和機械零件表面間施加壓力，使機械零件表面產(chǎn)生一定量的塑性壓縮變形，即使機械零件表面的粗糙體產(chǎn)生塑性變形，從而使機械零件表面得到由b’、L、N三個參數(shù)確定的表面形貌，且b’、L、N三個參數(shù)滿足以下關(guān)系：

b’＝L/2N

其中：

b’為變形后粗糙體即處理后粗糙體的頂部寬度；