一种基于预喷丸处理的渗碳层深度提升的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于预喷丸处理的渗碳层深度提升的方法，属于机械加工技术领域。本发明专利技术的方法包括以下步骤：喷丸工艺参数设计与确定、Almen试片喷丸强度准备，确认工艺参数、根据Almen试片测量的弧高度与时间关系曲线，确认喷丸强度及喷丸覆盖率所需时间，并进行相应的喷丸处理、对预喷丸处理后的零部件进行渗碳/渗氮

【技术实现步骤摘要】
一种基于预喷丸处理的渗碳层深度提升的方法


[0001]本专利技术涉及机械加工
，尤其涉及一种基于预喷丸处理的渗碳层深度提升的方法。

技术介绍

[0002]航空、航天、高速运载、新能源汽车、舰艇等高端装备高速发展对齿轮、轴承等基础传动部件的传动性能、服役状态及疲劳寿命提出了苛刻要求，其基础传动部件的技术水平决定了整机的性能。以齿轮等为代表的基础件主要面临齿轮接触疲劳失效、弯曲疲劳失效及胶合失效等。其失效主要与其表面完整性参数有关，其中，表面硬度和硬化层厚度作为表面完整性参数的主要因素之一，其特征对齿轮接触疲劳寿命、弯曲疲劳寿命及失效模式有显著影响，硬化层设计不利直接导致寿命和可靠性不足。
[0003]为获得足够的表面和芯部硬度，常使用一些表面处理方式及热处理来进行防止零部件由于硬度不足而产生失效。渗碳、渗氮、感应淬火等为代表的表面硬化热处理等工艺广泛应用于齿轮、轴承、曲轴等传动部件的加工制造。然而，热处理目前均存在着有效硬化层深度不足、加工变形难以控制、效率低等问题，许多热处理改进技术和表面处理复合热处理加工技术随之应运而生。喷丸作为一种有效的热处理后机械表面强化冷加工工艺处理方法，由于其效率高成本低等特点，被广泛应用于齿轮、轴承、曲轴等传动部件上。热处理前进行喷丸能够使得零件表面产生晶粒细化、金相转变及表面形貌改变从而促进渗碳、渗氮等效率，提升硬化层深度，可用作热处理前的预工艺，从而提升热处理效果。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于预喷丸处理的渗碳层深度提升的方法，它能有效地提升其渗碳/渗氮层深度和表面硬度，且工艺操作过程简单实用。
[0005]本专利技术基于预喷丸处理的渗碳层深度提升的方法，包括以下步骤：
[0006]步骤(1)：喷丸工艺参数设计与确定；
[0007]步骤(2)：Almen试片喷丸强度准备，确认工艺参数；
[0008]步骤(3)：根据Almen试片测量的弧高度与时间关系曲线，确认喷丸强度及喷丸覆盖率所需时间，并进行相应的喷丸处理；
[0009]步骤(4)：对步骤3预喷丸处理后的零部件进行渗碳
‑
保温
‑
高温回火
‑
淬火
‑
低温回火热处理。
[0010]优选的，步骤(1)中选择0.6mm钢丝切丸作为喷丸介质，喷丸强度为0.60mmA，喷丸覆盖率为200％；
[0011]优选的，步骤(2)使用气动式喷丸机进行喷丸处理，其中喷射距离为150mm，喷丸气压为0.6MPa，喷丸流量为30kg/mim；
[0012]优选的，步骤(3)其中弧高值
‑
时间曲线的方程如下所示：
[0013]h＝a(1
‑
e
‑
bt
)
[0014]其中h代表弧高值，a、b均为方程常数，t为喷丸时间；
[0015]h
s
＝0.9a
[0016]其中h
s
为饱和弧高值，即喷丸强度；
[0017][0018]其中T
s
为达到饱和弧高度的时间。
[0019]优选的，步骤(3)所述喷丸所需时间为48s。
[0020]优选的，步骤(4)所述渗碳处理的步骤为：
[0021](a)进炉，其温度为820℃，碳势为0.8
±
0.1％，处理时间为40min；
[0022](b)进行强渗碳处理，首先采用碳势为1
±
0.05％在温度为925℃处理25min，随后在碳势为1.28
±
0.05％、温度为925
±
5℃处理340min；
[0023](c)扩散渗碳，其渗碳温度为925℃保持不变，其处理碳势为0.78
±
0.05％，处理时间为155min。
[0024]优选的，步骤(4)所述保温处理的保温时间为35min，保温温度为860℃。
[0025]优选的，步骤(4)所述高温回火处理的温度为640℃，回火时间为180min。
[0026]优选的，步骤(4)所述淬火的温度为860℃，时间为30min。
[0027]优选的，步骤(4)所述低温回火处理的温度为180℃，处理时间达到180min。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0029]本申请在渗碳热处理前进行喷丸预处理，能使得硬化层深度大幅度提升，并且表面产生一定的硬度提升效果，从而有效的增加热处理效果，为抗疲劳设计制造提供技术支撑。
附图说明
[0030]图1为对比例1加工示意图和实施例1零部件加工示意图；
[0031]图2为喷丸强度
‑
喷丸时间曲线；
[0032]图3为实施例1热处理过程温度变化过程；
[0033]图4为实施例1和对比例1测量的硬度梯度曲线；
[0034]图5为实施例1和对比例1测量的有效硬化层深度；
[0035]图6为实施例1和对比例1测量得到的表面硬度。
具体实施方式
[0036]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。
[0037]实施例1
[0038]一种基于预喷丸处理的渗碳层深度提升的方法。
[0039]以AISI 9310圆盘滚子的渗碳效果为例，探究不同喷丸预处理工艺对于渗碳层深度和表面硬度的影响，步骤如下：
[0040]步骤(1)：喷丸工艺参数设计与确定
[0041]根据零件实际喷丸过程，进行喷丸工艺参数设计。
[0042]参考“SAE AMS
‑
S
‑
13165，1997”标准，选择0.6mm钢丝切丸作为喷丸介质，喷丸强度
为0.60mmA，喷丸覆盖率为200％。
[0043]步骤(2)：Almen试片喷丸强度准备，确认工艺参数
[0044]使用气动式喷丸机进行喷丸处理，首先根据喷枪与零部件之间的距离，调整喷丸设备后，采用150mm的喷射距离，随后采用合适的Almen试片夹具，进行喷丸流量及工艺参数调试，选择喷丸气压为0.6MPa，喷丸流量为30kg/mim；
[0045]步骤(3)：根据Almen试片测量的弧高度与时间关系曲线，确认喷丸强度及喷丸覆盖率所需时间，并进行相应的喷丸处理；
[0046]根据确认的喷丸机工艺参数，进行多次喷丸工艺参数调试，绘制弧高度
‑
时间曲线，根据达到饱和强度所需的时间进行零件覆盖率时间计算。。
[0047]喷丸强度
‑
喷丸时间曲线如图2所示，从图中确定喷丸时间，根据“Effect of shotpeening intensity on surface integrity of 18CrNiMo7
‑
6 steel”,J.Wu,P.Wei,H.Liu,B.Zhang,G.Tao,Su本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于预喷丸处理的渗碳层深度提升的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：喷丸工艺参数设计与确定；步骤(2)：Almen试片喷丸强度准备，确认工艺参数；步骤(3)：根据Almen试片测量的弧高度与时间关系曲线，确认喷丸强度及喷丸覆盖率所需时间，并进行相应的喷丸处理；步骤(4)：对步骤3预喷丸处理后的零部件进行渗碳
‑
保温
‑
高温回火
‑
淬火
‑
低温回火热处理。2.根据权利要求1所述的基于预喷丸处理的渗碳层深度提升的方法，其特征在于，步骤(1)中选择0.6mm钢丝切丸作为喷丸介质，喷丸强度为0.60mmA，喷丸覆盖率为200％。3.根据权利要求1所述的基于预喷丸处理的渗碳层深度提升的方法，其特征在于，步骤(2)使用气动式喷丸机进行喷丸处理，其中喷射距离为150mm，喷丸气压为0.6MPa，喷丸流量为30kg/mim；优选的，步骤(3)其中弧高值
‑
时间曲线的方程如下所示：h＝a(1
‑
e
‑
bt
)其中h代表弧高值，a、b均为方程常数，t为喷丸时间；h
s
＝0.9a其中hs为饱和弧高值，即喷丸强度；其中Ts为达到饱和弧高度的时间。4.根据权利要求1所述的基于预喷丸处理的渗...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏沛堂，吴吉展，刘怀举，吴少杰，林勤杰，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：