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CN103060796A - 一种激光复合微织构修复强化齿轮的方法 - Google Patents

一种激光复合微织构修复强化齿轮的方法 Download PDF

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CN103060796A CN2013100130602A CN201310013060A CN103060796A CN 103060796 A CN103060796 A CN 103060796A CN 2013100130602 A CN2013100130602 A CN 2013100130602A CN 201310013060 A CN201310013060 A CN 201310013060A CN 103060796 A CN103060796 A CN 103060796A
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冯爱新
裴绍虎
薛伟
顾永玉
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CHENGDU TOOL RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Jiangsu University
Wenzhou University
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CHENGDU TOOL RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Jiangsu University
Wenzhou University
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Abstract

本发明提供了一种激光复合微织构修复强化齿轮的方法，包括以下步骤：（1）在齿轮件的啮合面上进行激光涂覆造型处理；（2）在涂覆层表面进行激光冲击强化处理，得到进行复合微织构修复强化的齿轮。本发明所述的激光复合微织构修复强化齿轮的方法，首先采用激光涂覆的方法将齿轮加工至原有尺寸，并通过激光对轮齿进行强化，使其硬度和耐磨性能得以大幅提高。通过检测采用本发明所述方法修复强化的齿轮件可以看出，耐磨层厚度均匀，硬度分布梯次均匀，强化层洛氏硬度为HRC 65，耐磨性比普通齿轮件提高3倍以上。

Description

一种激光复合微织构修复强化齿轮的方法
技术领域
本发明涉及机械制造领域，具体涉及各类机械设备中使用的齿轮件，适用于变速装置和传动装置中，特别涉及一种激光复合微织构修复强化齿轮的方法。
背景技术
齿轮是依靠轮齿的啮合传递扭矩的轮状机械零件。齿轮通过与其它齿状机械零件传动，可改变转速与扭矩、改变运动方向和改变运动形式等功能。现有方法制造出的齿轮失效的主要形式是齿面的磨损失效，点蚀，胶合，主要是由于轮齿表面基体磨损，轮齿厚度减小，最终导致传动失效，寿命终止。很多大型齿轮失效后若更换新的，成本太高。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种激光复合微织构修复强化齿轮的方法；该激光复合微织构修复强化齿轮的方法可提高轮齿表面耐磨性，以及对损伤的齿轮进行修复。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种激光复合微织构修复强化齿轮的方法，包括以下步骤：
（1）在齿轮件的啮合面上进行激光涂覆造型处理；
（2）在涂覆层表面进行激光冲击强化处理，得到进行复合微织构修复强化的齿轮。
本发明的进一步设置在于，步骤（1）包括如下子步骤：
（1.1）将已磨损的齿轮件本体重新对啮合面用打磨机打磨；
（1.2）采用激光涂覆方法，在打磨后的齿轮件表面制作镍基耐磨合金粉末涂覆层；
（1.3）对激光涂覆后的啮合面进行加工，使其接近设计尺寸。
本发明的进一步设置在于，步骤（2）包括如下子步骤：
（2.1）将表面有涂覆层的齿轮件安装在飞秒激光器上，激光枪对准啮合面，启动激光器，对啮合面进行逐一有规律的冲击；
（2.2）对激光冲击强化后的啮合面研磨至设计尺寸成为成品。
本发明利用激光束能量高度集中、方向高度集中的特性，在大气环境下进行无污染操作，在廉价金属材料表面形成一层硬度高、无裂纹，且与基体呈冶金结合的高性能涂覆层，将金属良好的坚韧性和涂层材料的高硬度、高化学稳定性、高耐磨性结合起来，是一种高性能复合微织构的生产工艺。
本发明所述的激光复合微织构修复强化齿轮的方法，首先采用激光涂覆的方法将齿轮加工至原有尺寸，并通过激光对轮齿进行强化，使其硬度和耐磨性能得以大幅提高。
通过检测采用本发明所述方法修复强化的齿轮件可以看出，耐磨层厚度均匀，硬度分布梯次均匀，强化层洛氏硬度为HRC65，耐磨性比普通齿轮件提高3倍以上。
附图说明
图1为激光复合微织构修复强化齿轮的方法流程图；
图2为激光复合微织构修复齿轮件的主视图；
图3为激光复合微织构修复齿轮件齿面上激光微织构的图案一；
图4为激光复合微织构修复齿轮件齿面上激光微织构的图案二；
1.齿轮件本体  2.轮齿  3.涂覆层
具体实施方式
如图1-2所示，本发明提供了一种激光复合微织构修复强化齿轮的方法，包括以下步骤：
（1）在齿轮件的啮合面上进行激光涂覆造型处理；具体的讲，包括：
（1.1）将已磨损的齿轮件本体1重新对啮合面用打磨机打磨，要求轮齿2厚度比原设计值减小2mm左右；
（1.2）采用激光涂覆方法，在打磨后的齿轮件表面制作镍基耐磨合金粉末涂覆层3；激光器输出功率为5kw，扫描速度400mm/min，送粉率为18g/min，一次熔覆的厚度为1.5-2mm，可进行多次熔覆；并预留打磨余量。
（1.3）对激光涂覆后的工作面加工接近其设计尺寸。
（2）在涂覆层3的表面进行激光冲击强化处理，得到进行复合微织构修复强化的齿轮。
（2.1）将齿轮件安装在飞秒激光器上，激光枪对准啮合面，启动激光器，对啮合面进行逐一有有规律的冲击；可是矩阵凹坑（如图3所示），也可是网格纹路（如图4所示），激光器输出功率为5kw；
（2.2）对激光冲击强化后的啮合面研磨至设计尺寸成为成品。

Claims (3)

1.一种激光复合微织构修复强化齿轮的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在齿轮件的啮合面上进行激光涂覆造型处理；
（2）在涂覆层表面进行激光冲击强化处理，得到进行复合微织构修复强化的齿轮。
2.根据权利要求1所述的激光复合微织构修复强化齿轮的方法，其特征在于，步骤（1）包括如下子步骤：
（1.1）将已磨损的齿轮件本体重新对啮合面用打磨机打磨；
（1.2）采用激光涂覆方法，在打磨后的齿轮件表面制作镍基耐磨合金粉末涂覆层；
（1.3）对激光涂覆后的啮合面进行加工，使其接近设计尺寸。
3.根据权利要求1所述的激光复合微织构修复强化齿轮的方法，其特征在于，步骤（2）包括如下子步骤：
（2.1）将表面有涂覆层的齿轮件安装在飞秒激光器上，激光枪对准啮合面，启动激光器，对啮合面进行逐一有规律的冲击；
（2.2）对激光冲击强化后的啮合面研磨至设计尺寸成为成品。
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