一种辊压轮表面改性方法技术

本发明专利技术提出一种辊压轮表面改性方法，包括对工件进行除油、除锈处理的准备工作，抽真空、打弧升温，离子渗氮处理，以及冷却出炉。本发明专利技术的改性方法能够替代硬质合金辊压轮，提高辊压轮表面耐磨性，延长辊压轮寿命，降低材料浪费，与硬质合金辊压轮相比，表面硬度提升到HRC70以上，辊压扭力轴的数量由20～25根提升至30～35根，保证扭力轴表面光洁度，进而提高扭力轴表面质量；同时辊压轮的表面改性层还能起到表面防护作用，避免长期暴露空气中产生锈蚀，保证辊压轮质量。本方法工艺简单，制造成本远，低于硬质合金辊压轮，而且能够有效减少辊压轮更换次数，生产效率明显提高。生产效率明显提高。

【技术实现步骤摘要】
一种辊压轮表面改性方法


[0001]本专利技术属于特种车辆关键零件用工具表面改性
，具体涉及一种辊压轮表面改性方法。

技术介绍

[0002]扭力轴是履带特种车辆的关键零件，作为扭杆式悬挂装置中的弹性元件，在静态时承受车辆整体重量，在行驶过程中承受车辆行驶产生的冲击。当地面冲击力使负重轮、平衡肘带动扭力轴扭转时，利用扭力轴的扭转变形，达到衰减车体振动，提高特种车辆行驶、观瞄平稳性及乘员乘坐舒适性的目的。
[0003]扭力轴通过表面辊压工序，提高其表面的光洁度，并产生表面压应力，进而提高扭力轴疲劳寿命。现有表面辊压工序中使用的扭力轴辊压轮采用W18Cr4V高速钢制造，辊压轮表面硬度HRC58～63，与扭力轴硬度接近，导致辊压轮寿命较低，工具材料浪费严重。一组辊压轮(3件)辊压7～10根扭力轴时，辊压接触部位有碎屑剥落，表面光洁度严重下降。同时还会造成扭力轴辊压后产生麻坑和波纹，导致扭力轴报废。此外，目前的硬质合金辊压轮采用YG6或YG8硬质合金烧结、磨削加工制成，并在辊压轮表面涂覆TiAlN涂层，使用寿命优于W18Cr4V，但工艺过程复杂，制造成本高，其表面硬度为HRC66以上，仅略高于扭力轴硬度，延长辊压轮寿命效果不明显。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本专利技术提出一种辊压轮表面改性方法，以解决如何替代硬质合金辊压轮，提高辊压轮表面耐磨性，延长辊压轮寿命的技术问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种辊压轮表面改性方法，该表面改性方法包括如下步骤：
[0008]S1.准备工作：对工件进行除油、除锈处理；
[0009]S2.抽真空、打弧升温：将工件放置在阴极盘上，炉内抽真空至≤10Pa，向炉内通入氢气、氩气，保持炉内气压≤50Pa；待炉压稳定后，调节电压500～700V，提高电流密度至产生辉光放电；离子轰击工件表面，使工件升温，升温期间氢气流量提高至600L/min，氩气流量保持不变；
[0010]S3.离子渗氮处理：选用NH3分解气为离子渗氮气源，炉温升至530～550℃进行保温，通入NH3，电压调节到650V，保温时间为360～480min，形成渗氮层；
[0011]S4.冷却出炉：渗氮保温完成后，停止供气，切断电源，保持炉内渗氮气氛，让工件随炉冷却后出炉。
[0012]进一步地，步骤S1中，使用脱脂清洗剂去掉工件表面油污，清洗后自然晾干或用棉丝擦干。
[0013]进一步地，步骤S1中，使用砂纸打磨或毛刷清理工件表面浮锈。
[0014]进一步地，步骤S1中，采用喷丸处理清除工件表面铁锈。
[0015]进一步地，步骤S3中，NH3分解气为25％N2和75％H2。
[0016]进一步地，步骤S3中，渗氮层深度不小于0.25mm。
[0017](三)有益效果
[0018]本专利技术提出一种辊压轮表面改性方法，包括对工件进行除油、除锈处理的准备工作，抽真空、打弧升温，离子渗氮处理，以及冷却出炉。本专利技术的改性方法能够替代硬质合金辊压轮，提高辊压轮表面耐磨性，延长辊压轮寿命，降低材料浪费，与硬质合金辊压轮相比，表面硬度提升到HRC70以上，辊压扭力轴的数量由20～25根提升至30～35根，保证扭力轴表面光洁度，进而提高扭力轴表面质量；同时辊压轮的表面改性层还能起到表面防护作用，避免长期暴露空气中产生锈蚀，保证辊压轮质量。本方法工艺简单，制造成本远，低于硬质合金辊压轮，而且能够有效减少辊压轮更换次数，生产效率明显提高。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术的目的、内容和优点更加清楚，下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。
[0020]本实施例提出一种辊压轮表面改性方法，辊压轮采用W18Cr4V为基体材料，改性方法具体包括如下步骤：
[0021]S1.准备工作：对工件进行除油、除锈处理，保证表面干燥、光洁，为渗氮表面质量提供保证，缩短工件打弧时间，以免因油污、锈迹等引起电弧，点烧蚀工件表面。除油、除锈的方法可以采用化学方法或物理方法。本实施例中，使用脱脂清洗剂去掉工件表面的油污，清洗后自然晾干或用棉丝擦拭干净，防止将水带入炉内，以免影响炉内真空。使用砂纸打磨或毛刷清理表面浮锈，对附着力强的铁锈，采用喷丸处理。
[0022]S2.抽真空、打弧升温：将工件放置在阴极盘上，炉内抽真空至≤10Pa，向炉内通入氢气、氩气，保持炉内气压≤50Pa；待炉压稳定后，适时调节电压(500～700V)，提高电流密度至产生辉光放电；离子轰击工件表面，将高压电场的动能转换为热能，使工件升温，升温期间氢气流量提高至600L/min，氩气流量保持不变。
[0023]S3.离子渗氮处理：选用NH3分解气(25％N2和75％H2)为离子渗氮气源，炉温升至530～550℃进行保温，通入NH3，电压调节到650V，保温时间为360～480min，由此产生γ'单相或以γ'相为主的化合物层，且保证渗氮层深度≥0.25mm，并具有一定强化硬度。
[0024]进行离子渗氮处理时，离子轰击工件表面产生阴极溅射效应，使得N
+
、H
+
等离子分离出来。N
+
在电场作用下向工件迁移，吸附在工件表面，发生反应N
+
+e＝[N]；[N]+Fe＝FeN。在温度530～550℃作用下，凝附在工件表面的FeN分解为低价氮化物Fe2N、Fe3N、Fe4N，并游离出活性氮原子向工件内部扩散，形成渗氮层。
[0025]S4.冷却出炉：渗氮保温完成后，停止供气，切断电源，保持炉内渗氮气氛，让工件随炉冷却后出炉。
[0026]NH3在分解时产生氮气和氢气，需进行尾气处理，将产生的氢气及多余NH3燃烧，避免与空气接触产生爆炸。
[0027]经表面改性的辊压轮，渗氮层深度≥0.25mm，具有优异的耐磨性、耐疲劳性及耐腐
蚀性，同时具有抗咬合、抗擦伤的能力，能够更好地延长其工作寿命，使扭力轴表面质量得到大大提升，同时减少工具的更换次数，提高效率。
[0028]以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种辊压轮表面改性方法，其特征在于，所述表面改性方法包括如下步骤：S1.准备工作：对工件进行除油、除锈处理；S2.抽真空、打弧升温：将工件放置在阴极盘上，炉内抽真空至≤10Pa，向炉内通入氢气、氩气，保持炉内气压≤50Pa；待炉压稳定后，调节电压500～700V，提高电流密度至产生辉光放电；离子轰击工件表面，使工件升温，升温期间氢气流量提高至600L/min，氩气流量保持不变；S3.离子渗氮处理：选用NH3分解气为离子渗氮气源，炉温升至530～550℃进行保温，通入NH3，电压调节到650V，保温时间为360～480min，形成渗氮层；S4.冷却出炉：渗氮保温完...

【专利技术属性】
技术研发人员：王思涛，邬晓颖，闫晓红，陈利华，李永梅，王西彬，王延春，赵慧，翟新晁，
申请(专利权)人：北京北方车辆集团有限公司，
类型：发明
国别省市：