[發(fā)明專(zhuān)利]一種延長(zhǎng)零件摩擦副表面使用壽命的方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110648274.1
• 申請(qǐng)日: 2021-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113414542B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐家樂(lè);譚文勝;胡增榮;郭華鋒;王松濤;史新民
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): B23P6/00
• 分類(lèi)號(hào): B23P6/00;B08B5/02;B08B7/02;B08B13/00;B08B15/04;B23K26/354
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 朱曉凱

發(fā)明提供了一種延長(zhǎng)零件摩擦副表面使用壽命的方法和裝置，具體方法至少包括激光微凹坑磨屑清除，同時(shí)提供一種相應(yīng)的裝置，它通過(guò)液氮擴(kuò)孔、超聲振動(dòng)、激光刻蝕與電磁吸附實(shí)現(xiàn)微凹坑內(nèi)部磨屑的高效清除，還可通過(guò)中空激光熔化與液氮輔助超聲沖擊實(shí)現(xiàn)微凹坑的再制造，從而有效延長(zhǎng)激光微凹坑的服役時(shí)間。本發(fā)明可有效延長(zhǎng)微凹坑的服役時(shí)間與提高微凹坑的抗疲勞性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光表面工程領(lǐng)域，具體涉及一種延長(zhǎng)零件摩擦副表面使用壽命的方法和裝置。

背景技術(shù)

由仿生學(xué)研究表明，相較于光滑表面具有一定形貌結(jié)構(gòu)的摩擦副表面因能夠捕捉磨屑、儲(chǔ)存潤(rùn)滑劑等作用表現(xiàn)出更好的摩擦學(xué)性能。在眾多的表面微織構(gòu)加工工藝中，激光表面織構(gòu)技術(shù)以其生產(chǎn)效率高、精度高、可控性強(qiáng)與無(wú)污染等特點(diǎn)已成為一種有效改善材料摩擦學(xué)性能的有效途徑，但是當(dāng)微凹坑內(nèi)部填滿(mǎn)磨屑后，其所具有的積極作用將會(huì)減弱，且在微凹坑不斷收集磨屑過(guò)程中，在微凹坑的邊緣處極易產(chǎn)生裂紋，隨著裂紋的不斷擴(kuò)展，微凹坑易產(chǎn)生失效，因而為了有效提高微凹坑的使用壽命，保持微凹坑的積極作用，需在零部件磨損過(guò)程中實(shí)時(shí)清除微凹坑內(nèi)部收集的磨屑，并對(duì)已產(chǎn)生裂紋的微凹坑進(jìn)行再制造。

激光微凹坑在對(duì)磨件服役過(guò)程中磨屑易發(fā)生堵塞微凹坑和微凹坑產(chǎn)生裂紋等問(wèn)題，傳統(tǒng)的激光微凹坑磨屑清除與微凹坑再制造的方法，無(wú)法實(shí)現(xiàn)微凹坑內(nèi)部磨屑高效清除，而導(dǎo)致微凹坑再制造的效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)激光微凹坑在對(duì)磨件服役過(guò)程中磨屑易堵塞微凹坑和微凹坑易產(chǎn)生裂紋等問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種延長(zhǎng)零件摩擦副表面使用壽命的方法，具體方法至少包括激光微凹坑磨屑清除，同時(shí)提供一種相應(yīng)的裝置，它通過(guò)液氮擴(kuò)孔、超聲振動(dòng)、激光刻蝕與電磁吸附實(shí)現(xiàn)微凹坑內(nèi)部磨屑的高效清除，還可通過(guò)中空激光熔化與液氮輔助超聲沖擊實(shí)現(xiàn)微凹坑的再制造，從而有效延長(zhǎng)激光微凹坑的服役時(shí)間。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):

一種延長(zhǎng)零件摩擦副表面使用壽命的方法，包括步驟：

步驟一：在磨件使用之前，對(duì)磨件微織構(gòu)區(qū)域所有微凹坑進(jìn)行掃描，得到所有微凹坑的參數(shù)和坐標(biāo)位置，所述參數(shù)包括微凹坑的深度、直徑和間距；根據(jù)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)定合理掃描周期，定期對(duì)磨件表面所有微凹坑進(jìn)行掃描，獲得微凹坑的參數(shù)和坐標(biāo)，當(dāng)所有凹坑深度值的平均值達(dá)到所有凹坑初始深度值的平均值的二分之一或者三分之一，開(kāi)始清除微凹坑磨屑；

所述清除微凹坑磨屑的方法，包括步驟：

步驟二：對(duì)微織構(gòu)區(qū)域噴射高壓液氮，將大部分疏松和粘結(jié)強(qiáng)度較弱的的磨屑從微凹坑中脫離；同時(shí)采用超聲波振動(dòng)，使基板產(chǎn)生高頻振動(dòng)，同時(shí)流入磨損微凹坑中的液氮在超聲空化的作用下產(chǎn)生小孔噴射，進(jìn)一步將粘結(jié)強(qiáng)度較大的磨屑剝離出微凹坑表面；同時(shí)采用電磁吸附將微凹坑中剝離出來(lái)的磨屑全部吸住；

步驟三：對(duì)于仍粘附在微凹坑表面的粘著磨屑，采用飛秒激光對(duì)其進(jìn)行刻蝕以恢復(fù)微凹坑的尺寸規(guī)格，再通過(guò)步驟二進(jìn)行清除、吸附；

步驟四：利用三維掃描儀對(duì)清理過(guò)的微凹坑再次進(jìn)行掃描，確保清理干凈；未達(dá)到清理要求的凹坑再次重復(fù)步驟二和步驟三，直至將所有微凹坑中的磨屑清理干凈。

進(jìn)一步的，為了進(jìn)一步提高和保證微凹坑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)機(jī)械零件摩擦副表面使用壽命,可對(duì)機(jī)械零件表面的微凹坑進(jìn)行再制造，所述微凹坑再制造的方法包括步驟：

步驟五：對(duì)上述采用步驟一至步驟四清理后的微凹坑進(jìn)行裂紋探傷，然后對(duì)出現(xiàn)裂紋的微凹坑進(jìn)行裂紋激光熔化閉合；

步驟六：對(duì)裂紋閉合的微凹坑進(jìn)行液氮輔助超聲沖擊，對(duì)凹坑進(jìn)行強(qiáng)制冷卻下的沖擊強(qiáng)化，降低殘余拉應(yīng)力的同時(shí)實(shí)現(xiàn)微凹坑的倒角，完成微凹坑的再制造。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述方法尤其適用于的直徑為500-1500μm，間距300-1000μm，深度200-500μm的微凹坑。