【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于金屬零件表面改性，涉及一種航空發動機高承載齒輪滲碳表面的復合強化方法，針對齒輪滲碳的齒根和齒面部位，首先使用高能機械噴丸強化方法處理齒根和齒面部位，再使用高頻激光噴丸強化方法處理齒輪的齒根部位，最后使用磨粒流方法處理齒根和齒面部位。
技術介紹
1、航空發動機用齒輪具有材料強度高、滲碳表面硬度高和齒輪承載高等特點，是整個發動機的關鍵構件，對發動機的長壽命高可靠服役具有重要意義。航空發動機高承載齒輪主要失效模式是接觸疲勞和彎曲疲勞，工程中通常采用機械噴丸等形變強化方法，在表層引入殘余壓應力場提高接觸疲勞和彎曲疲勞性能。由于齒輪接觸疲勞失效和彎曲疲勞失效的部位不同、失效模式不同，單一工藝方法難以同時提高接觸和彎曲疲勞性能，而航空發動機用高強度齒輪鋼的滲碳表面硬度極高，一般要求達到hrc65以上，常規的機械噴丸方法能量不足，強化效果不佳，而常規的激光沖擊強化方法效率低、對提高彎曲疲勞有效而接觸疲勞性能效果不佳。
2、對國內各數據庫進行了檢索，無相關文獻。對國內外專利數據庫進行搜索，無相關內容。本專利技術的方法可用于航空發動機高承載齒輪滲碳表面，也可推廣應用到其他領域高承載齒輪，具有良好的應用前景。
技術實現思路
1、本專利技術目的：本專利技術涉及一種復合強化方法，該方法統籌幾種方法的強化機制、強化作用和效率，實現1+1＝1≥3的效果，可有效、高效提高航空發動機高承載齒輪滲碳表面的彎曲疲勞和接觸疲勞性能，進而保障航空發動機的服役安全。
2、本專利技術技術
3、第一步采用高能機械噴丸強化處理齒根和齒面部位，采用陶瓷彈丸為介質，進行高能噴丸強化，參數為：噴丸強度0.15-0.25mma，覆蓋率200％，處理后深度0.05μm處殘余壓應力值不小于1500mpa；
4、第二步采用高頻激光噴丸強化處理齒輪齒根部位，處理區域的邊界為進入齒面3mm～8mm，去離子水作為傳導介質的同時形成水膜成為激光噴丸用的水約束層，進行高頻激光噴丸強化，參數為:激光脈沖頻率f：≥1000hz，脈沖寬度w：10ns，脈沖能量e：50mj～80mj，聚焦光斑直徑d：ф0.5mm，搭接率：大于50％，沖擊次數3次，對齒輪的齒根部位進行高頻激光噴丸強化，強化區域的邊距為進入非齒面3mm～8mm，沖擊次數3次，獲得強化層殘余壓應力場深度不小于500μm；
5、第三步為磨粒流光整強化處理齒根和齒面部位，使用碳化硅和立方氮化硼為磨料，對齒輪齒面部位進行磨粒流光整強化，控制處理時間，獲得齒輪齒面和齒根表面粗糙度＜ra0.4μm。
6、所述高能機械噴丸強化采用氣動式數控噴丸機設備。
7、所述陶瓷彈丸的硬度大于hrc65、密度大于6.2g/cm3、名義直徑為ф0.3mm～ф0.60mm。
8、所述高頻激光噴丸強化處理采用高頻固體脈沖激光器。
9、所述高承載齒輪滲碳表面復合強化前，使用酒精、丙酮徹底清理。
10、所述高能機械噴丸強化處理后質量檢驗方法，包括以下步驟：
11、a)按照hb/z?26規定的方法對噴丸強度和覆蓋率進行檢驗；
12、b)使用零件相同材料、硬度和狀態的試樣，采用零件高能機械噴丸相同工藝處理試樣，使用x射線衍射殘余應力分析配合電解拋光方法，檢測高能機械噴丸處理后試樣殘余應力場，獲得表面以下50μm位置處的殘余壓應力值，殘余壓應力值大于1500mpa，則判定齒輪高能機械噴丸工藝合格；
13、所述高頻激光噴丸強化處理后質量檢驗方法：使用零件相同材料、硬度和狀態的試樣，采用零件高頻激光噴丸相同工藝處理試樣，使用x射線衍射殘余應力分析配合電解拋光方法，檢測高頻激光噴丸處理后試樣殘余應力場，獲得殘余壓應力場深度，若深度大于500μm，則判定齒輪高頻激光噴丸工藝合格。
14、所述磨粒流光整強化處理后質量檢驗方法：使用標準對比塊檢測，目視檢查齒輪齒面和齒根的表面粗糙度，表面粗糙度小于ra0.4μm為合格。
15、本專利技術的優點在于：
16、其一，針對滲碳后高硬度的齒面和齒根，本專利技術首先采用高硬度、高密度的陶瓷彈丸作為介質，進行高能機械噴丸強化，可高效率的對在大面積區域進行強化，利用接觸性強化工藝次表面應變硬化效果好的優點和機械噴丸殘余壓應力“倒勾型”的分布特征，如附圖一，在次表面位置引入極高的殘余壓應力，可以更有效提高齒輪齒面的接觸疲勞性能。
17、其二，針對高能機械噴丸強化后硬度進一步提高的齒根，本專利技術在高能機械噴丸的基礎上，再使用高頻激光噴丸強化進而二次處理，高頻使用固體激光器激發超高頻率脈沖激光，脈沖激光在高溫合金表面沖擊誘導產生等離子爆炸，等離子爆炸波在水層約束下能量逐步增大并超過材料動態屈服極限，使得材料表層發生塑性變形，利用激光誘導沖擊波影響深度大的優點，在材料表層超過500μm深度范圍內引入高幅值殘余壓應力，殘余壓應力可抑制疲勞裂紋萌生，且其具有一定深度，抑制疲勞裂紋擴展，可以有效提高齒輪根部的抗彎曲疲勞性能。
18、第三，針對高能機械噴丸和高頻激光噴丸后粗糙度值較高的表面，采用磨粒流工藝，使用碳化硅和立方氮化硼為磨料處理齒輪的齒面和齒根，將粗糙度ra值降低至0.4μm以上，進一步提高齒輪的彎曲疲勞和接觸疲勞性能。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種航空發動機高承載齒輪滲碳表面的復合強化方法，其特征在于，包括三個步驟：
2.根據權利要求1所述的航空發動機高承載齒輪滲碳表面的復合強化方法，其特征在于，所述高能機械噴丸強化采用氣動式數控噴丸機設備。
3.根據權利要求1所述的航空發動機高承載齒輪滲碳表面的復合強化方法，其特征在于，所述陶瓷彈丸的硬度大于HRC65、密度大于6.2g/cm3、名義直徑為Ф0.3mm～Ф0.60mm。
4.根據權利要求1所述的航空發動機高承載齒輪滲碳表面的復合強化方法，其特征在于，所述高頻激光噴丸強化處理采用高頻固體脈沖激光器。
5.根據權利要求1所述的航空發動機高承載齒輪滲碳表面的復合強化方法，其特征在于，所述高承載齒輪滲碳表面復合強化前，使用酒精、丙酮徹底清理。
6.根據權利要求1所述的航空發動機高承載齒輪滲碳表面的復合強化方法，其特征在于，所述高能機械噴丸強化處理后質量檢驗方法，包括以下步驟：
7.根據權利要求1所述的航空發動機高承載齒輪滲碳表面的復合強化方法，其特征在于，所述高頻激光噴丸強化處理后質量檢驗方法：使用零
8.根據權利要求1所述的航空發動機高承載齒輪滲碳表面的復合強化方法，其特征在于，所述磨粒流光整強化處理后質量檢驗方法：使用標準對比塊檢測，目視檢查齒輪齒面和齒根的表面粗糙度，表面粗糙度小于Ra0.4μm為合格。
...【技術特征摘要】
1.一種航空發動機高承載齒輪滲碳表面的復合強化方法，其特征在于，包括三個步驟：
2.根據權利要求1所述的航空發動機高承載齒輪滲碳表面的復合強化方法，其特征在于，所述高能機械噴丸強化采用氣動式數控噴丸機設備。
3.根據權利要求1所述的航空發動機高承載齒輪滲碳表面的復合強化方法，其特征在于，所述陶瓷彈丸的硬度大于hrc65、密度大于6.2g/cm3、名義直徑為ф0.3mm～ф0.60mm。
4.根據權利要求1所述的航空發動機高承載齒輪滲碳表面的復合強化方法，其特征在于，所述高頻激光噴丸強化處理采用高頻固體脈沖激光器。
5.根據權利要求1所述的航空發動機高承載齒輪滲碳表面的復合強化方法，其特征在于，所述高承載齒輪滲碳表面復合強化前，使用酒精、丙酮徹底清理。
6...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王強，許春玲，王欣，宋穎剛，羅學昆，
申請(專利權)人：中國航發北京航空材料研究院，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。