用于制造氮化钢零件的方法技术

本发明专利技术涉及用于制造氮化钢零件(1)的方法。在氮化之后，对氮化的零件的表面(10)进行激光冲击。激光冲击。激光冲击。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造氮化钢零件的方法


[0001]本专利技术涉及制造氮化钢零件的一般领域。
[0002]有利应用是指飞行器涡轮发动机零件的生产。
[0003]尤其涉及各种动力传输零件的制造。

技术介绍

[0004]氮化弱合金化钢是用于许多零件的常规技术方案，所述零件包含动力传输零件，尤其在操作温度使得不可能使用表面硬化钢时。钢/氮化技术方案已用于制造各种零件。
[0005]在动力传输零件中，可注意以下各者：
[0006]‑
齿轮
[0007]‑
带槽轴杆
[0008]‑
轴承轨道。
[0009]氮化在表面上且通常在零件的子表面(超过百分之几mm)上产生硬化层。此方法还产生被称为“组合层”或“白层”的铁氮化物层，由于其易碎特性，因此通常随后移除所述层，此通常后接用于机械加强的喷丸处理步骤。研磨通常使得有可能移除此组合层且提供零件的最终尺寸标定。
[0010]在现有技术问题中，可注意到的困难在于必须通过研磨移除组合层。
[0011]造成此情况的两个原因是组合层的大硬度(开裂的问题)和用于在零件的标度上制造工具的可接近性或间隙。

技术实现思路

[0012]为了寻求针对前述问题中的至少一些的技术方案，本专利技术提议一种用于制造钢零件的方法，所述方法包括零件的氮化，以引起铁氮化物的组合层(表面层，通常具有小于100μm的厚度；所述层由ε和γ'氮化物构成)的形成，其重要特征在于，在氮化之后，对氮化的零件实施激光冲击，以移除组合层。
[0013]因此，替代地，根据通过研磨移除组合层的现有技术，将使用激光冲击，通过产生冲击波，所述激光冲击将移除组合层，所述组合层因此构成牺牲层。
[0014]此外，冲击波在零件中产生有益的压缩应力。
[0015]为了最好地实现操作，建议：
[0016]‑
在氮化零件之前：
[0017]‑‑
制造钢零件的坯料，
[0018]‑‑
对坯料进行热处理，以及
[0019]‑‑
通过机械加工来实施坯料的半精加工，以获得在其上实施所述氮化的半精加工零件，
[0020]‑
接着，对于激光冲击，激光以5J≤P≤30J，优选地10J≤P≤30J的功率(P)和处于1纳秒与30纳秒之间，优选地5纳秒与30纳秒之间的每一脉冲的持续时间投射脉冲。
[0021]确切地说，激光可以波长(λ)有效地投射脉冲，使得0.5μm≤λ≤2μm。
[0022]同样有效地，激光可尤其具有介于5GW/cm2与30GW/cm2之间，且优选地2GW/cm2与10GW/cm2之间的表面功率密度。
[0023]如果表面状态在激光冲击结束时足够令人满意，则有可能不实施喷丸处理，否则可实施喷丸处理。
[0024]还可进行摩擦精加工。
[0025]可以与已知技术中相同的方式使用激光冲击，因为所述激光冲击通常使得有可能移除牺牲层，所述牺牲层在此处是组合层。
[0026]为了准备激光冲击步骤，提议在氮化零件之前，
[0027]‑
首先制造钢零件的坯料，
[0028]‑
对坯料进行热处理，以及
[0029]‑
通过机械加工来实施坯料的半精加工，接着将在其上实施所述氮化。
[0030]确切地说，在此情况下，将避免最终研磨步骤，所述最终研磨步骤可替换为激光冲击步骤。
[0031]根据已知技术，在氮化和研磨之后，可应用喷丸处理，以增加近表面(介于从表面0μm到大致300μm范围内的深度)上的残余压缩应力水平(机械表面加强的起源)。
[0032]因此，通过使用激光冲击，本专利技术的技术方案使得有可能去除研磨步骤且可使得有可能不实施喷丸处理步骤。
[0033]有利地，激光冲击还将使得有可能：
[0034]‑
以在比常规方法(如前述，例如喷丸处理)更大的深度之上机械地加强材料(氮化钢)，这不会使表面粗糙度降级，以及
[0035]‑
使用由零件的表面上的氮化产生的组合层作为用于激光冲击方法的牺牲层。这将使得有可能省去如先前已知的施加牺牲层的步骤。
[0036]因此，规定了对氮化的零件进行激光冲击的前述方法，以能够不含零件的研磨的步骤和在氮化的零件上施加至少一个牺牲层的步骤两者。
[0037]为了有利地实现至少一个目标粗糙度(至少一个，因为其可根据零件上的相关区域而变化)，提议在对氮化的零件进行激光冲击之后实施零件的精加工以处理其表面状态。
[0038]由于对氮化的零件进行的激光冲击使得有可能有利于在零件的标度上制造工具的可接近性或间隙，因此可能希望修改表面状态，包含具有脊的零件上的脊，以用于零件的精加工以包括摩擦精加工。
[0039]为了进一步提升技术方案的效率，提议激光冲击使用在5GW/cm2与30GW/cm2之间变化的激光的表面功率密度，其中脉冲的持续时间在5ns与30ns之间。
[0040]就前述方法及其特征的全部或部分的应用而言，确切地说，可寻求制造零件是来自航空零件或汽车零件的具有齿和/或凹槽、齿轮(确切地说，大齿轮)或轴承轨道以及其它物质的类型的零件，以允许其承受其经受的机械应力，并且所述机械应力具有主要集中在表面上的特殊性(弯曲疲劳、接触疲劳、磨蚀、磨损等)。
[0041]还应注意，前述方法及其特征中的全部或一些将通过使得有可能例如移除常规方法将不如此准许的组合层来允许对约束区域的有利接近。这归因于在处理角度(等效于30
°
和90
°
)处的激光冲击的低灵敏度，并且因此归因于处理能够由产生冲击的激光瞄准的任何
表面的能力。
[0042]这是因为在实施激光冲击操作时激光束被引导向待处理的表面。光束可相对于待处理的表面定向。举例来说，如果束垂直于表面到达，则表面与光束之间的角度是90
°
。这被称为处理角度或射角。因此，对于30
°
的角度，束将以相对于待处理的区域的表面30
°
的角度到达。
附图说明
[0043][图1]展示了待处理的零件的坯料的示意性实例；
[0044][图2]展示了图1的区域II的放大图(其上展示20μm的标度)；
[0045][图3]展示了由所述坯料产生的半精加工零件的示意性实例；
[0046][图4]展示了特别是在激光脉冲期间图3的区域IV的放大图；
[0047][图5]展示了相同的放大图且示意性地展示了激光冲击的效应，并且
[0048][图6]展示了表面上无组合层的零件的放大部分(展示20μm的标度)。
具体实施方式
[0049]如图1和图2中示意性地展示，在对所涉及的零件1的待处理的表面10实施激光冲击之前，有利地：
[0050]‑
将制造钢零件1的坯料3(图1)，
[0051]‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于制造钢零件(1)的方法，所述方法包括氮化零件，以引起铁氮化物的组合层(7)的形成，其特征在于，在氮化之后，对氮化的零件实施激光冲击，以移除所述组合层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
‑
在氮化所述零件之前：
‑‑
制造钢零件的坯料(3)，
‑‑
对所述坯料进行热处理，以及
‑‑
通过机械加工来实施所述坯料的半精加工，以获得在其上实施所述氮化的半精加工零件(5)，
‑
接着，对于所述激光冲击，激光以5J≤P≤30J，优选地10J≤P≤30J的功率(P)和处于1纳秒与30纳秒之间，优选地5纳秒与30纳秒之间的每一脉冲的持续时间投射脉冲。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述激光以波长(λ)投射脉冲，使得0.5μm≤λ≤2μm。4.由所述氮化产生的组合层(7)在移除组合层的激光冲击之前具有介于2μm与40μm之间的厚度。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对于所述激光冲击：
‑
激光束直接接收在所述零件的氮化钢上，其中材料的移除实施在介于5μm与50μm之间的深度之上，或
‑
所述零件先前覆盖有充当所述激光冲击破坏的牺牲和热保护层的材料，或
‑
所述零件是由约束层(15)保护，所述约束层是对所述激光透...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾瓦德，
申请(专利权)人：赛峰公司，
类型：发明
国别省市：