[發明專利]一種提高機車輪軸鋼旋轉彎曲疲勞性能的方法

有效

• 申請號: 201410407745.X
• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN105441651B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 張偉華;王鎮波;張凱;黃海威;盧柯
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C21D7/04
• 分類號: C21D7/04
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富;周秀梅

1.一種提高機車輪軸鋼旋轉彎曲疲勞性能的方法，其特征在于：該方法是采用表面機械碾壓處理技術對機車輪軸鋼進行表面納米化處理，使機車輪軸鋼的旋轉彎曲疲勞性能得到提升；所述機車輪軸鋼為LZ50中碳合金鋼；

所述表面機械碾壓處理技術在表面納米化處理系統上實現；該處理系統包括處理刀頭和冷卻潤滑系統，所述處理刀頭的前端設置能夠自由滾動的WC-Co硬質合金球，通過冷卻潤滑系統對所述WC-Co硬質合金球進行冷卻和潤滑，以保證處理刀頭的WC-Co硬質合金球在碾壓機車輪軸鋼時能夠高速自由滾動，并減小碾壓處理帶來的溫升；

所述表面機械碾壓處理過程為：所述WC-Co硬質合金球壓入高速旋轉的機車輪軸鋼回轉件表面一定深度a_p的同時，所述處理刀頭沿機車輪軸鋼的軸向或與機車輪軸鋼回轉件的表面輪廓線平行的方向以進給速度v₂進給，所述WC-Co硬質合金球在機車輪軸鋼表面進行高速滾動并碾壓，從而使機車輪軸鋼表層組織發生強烈塑性變形以獲得梯度納米結構并使表面組織均勻化，同時降低機車輪軸鋼表面的粗糙度Ra值；所述冷卻潤滑系統包括冷卻潤滑液、冷卻通道及油壓泵，所述冷卻通道開設于所述處理刀頭內軸向方向，通過油壓泵向冷卻通道內通入冷卻潤滑液對所述WC-Co硬質球及機車輪軸鋼表面接觸部位進行冷卻和潤滑；

所述表面機械碾壓處理的工藝參數選擇為：機車輪軸鋼回轉件旋轉的線速度v₁為1.9×10⁴-5×10⁴mm/min，所述處理刀頭的進給速度v₂為7.5×10^-3-4.7×10^-2mm/r，處理道次n為2-6，每個處理道次所述WC-Co硬質合金球在機車輪軸鋼表面的壓入深度a_p為25-150μm，且各處理道次的壓入深度以等差數列的方式遞增。

2.根據權利要求1所述的提高機車輪軸鋼旋轉彎曲疲勞性能的方法，其特征在于：所述處理刀頭的WC-Co硬質合金球直徑為4-8mm。

3.根據權利要求1所述的提高機車輪軸鋼旋轉彎曲疲勞性能的方法，其特征在于：機車輪軸鋼采用表面機械碾壓處理技術處理后，表面粗糙度Ra低于0.4μm；最表層晶粒細化為納米級，最表層晶粒尺寸為10-50nm，梯度組織細化層厚度達90-500μm；表面硬度呈梯度分布狀態，最表層顯微硬度值大于3.0GPa；旋轉彎曲疲勞強度極限大于320MPa。