[发明专利]一种延长链篦机关键零部件寿命的复合处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械制造与材料处理加工应用技术领域，特指一种延长链篦机关键零部件使用寿命的复合处理方法，尤其适用于大面积大厚度梯度链篦机关键件材料的表面机械性能改性。

背景技术

在先进制造技术中，激光冲击加工技术作为高能束的典型代表，是一种具有良好前景的加工手段，其原理是高能量短脉冲激光诱导的冲击波与材料相互作用，利用强激光与物质作用所产生的高压冲击波来改善材料的机械性能，尤其是疲劳寿命。这一技术已在机械工程、船舶、航空、微电子等各行各业中得到了广泛应用，目前该技术主要用于材料改性、金属冲击强化和成形，以及无损检测等方面。

“QPQ”盐熔复合处理工艺是一种新的金属盐熔表面强化改性技术，“QPQ”是英文“Quench-Polish-Quench”的缩写，意为淬火-抛光-淬火。QPQ技术是金属表面处理领域内的高新技术，可以同时使金属表面的耐磨性和抗蚀性比常规热处理和表面防腐技术成十倍的提高，金属在两种不同性质的低温熔融盐熔液中作复合处理，先使多种元素同时渗入金属表面形成由几种化合物组成的复合渗层，以使金属表面得到强化改性，而且全工艺过程无公害，这种处理技术与提高耐磨性的热处理技术和提高抗蚀性的单一表面防护技术相比，它可以同时大幅度地提高金属表面的耐磨性和抗蚀性，单一热处理技术或表面防护技术是无法同时达到这两个要求。

链篦机在从常温到高温的环境中往复运行工作时，与常温下工作的设备在设计方面要求不同。链篦机关键件篦床与传输机构零部件在交变温度场中循环往复运行，由于温度场的作用，对相关零件设计时对膨胀、应力问题要足够重视。链篦机中的小轴、滑轨等关键零部件是易损件，其主要失效形式是磨损失效，链节、篦板、侧板的失效形式是热振疲劳破坏。其运行过程中温度在20～900℃范围内急剧变化，引起热应力和热应变的产生和变化，每循环工作一个周期，工件各处都因热应力的作用经受一次压缩和拉伸塑性变形。在这种激冷激热环境中，零部件内部存在的细小裂纹、夹杂、偏析等缺陷，在循环应力作用下，很容易发展为裂纹。本发明技术将这些链篦机关键件材料经过QPQ处理后再对其表面激光冲击加工，使得这些链篦机关键件材料具有高耐磨性、抗蚀性、抗应力腐蚀性能，且大大提高了疲劳寿命。

发明内容

本发明的目的是综合解决链篦机关键件材料的表面机械性能改性难题。一种延长链篦机关键零部件使用寿命的复合处理方法与装置，利用QPQ盐浴复合技术提高链篦机关键件表面的耐磨性和抗腐蚀性，再利用激光冲击产生的高幅值残余压应力层，有效地改善链篦机关键件的机械性能，特别能大幅度提高材料的疲劳寿命、抗应力腐蚀性能。这种技术克服了单一表面处理方法的缺点，且不是两种处理的简单叠加，采用这种复合处理技术，实现了链篦机关键零部件渗氮工序与氧化工序的复合；抗耐磨性和抗蚀性的复合；热处理技术和冷处理技术的复合。

本发明提供了用来复合处理技术延长链篦机关键件寿命的装置，该装置由QPQ装置、激光冲击强化装置、无损检测装置组合而成，激光强化装置由依次相连的激光发生器控制装置、激光发生器、多轴复合运动的工作平台组成。

一种延长链篦机关键零部件寿命的复合处理方法，其特征在于：

(1)本发明在复合处理前后在链篦机关键件材料处理部位都进行表面无损检测，无损检测传感器通过误差分离的方法检测材料表面信号，信号中包括工件的粗糙度、硬度、裂纹、不均匀度等各种表面缺陷信息，这样既能精确定位复合处理部位，而且能有效节约资源和能源，显著降低生产成本；

(2)本发明方法的QPQ处理中，针对表面无损检测出的链篦机零件的表面缺陷，局部范围内有针对的QPQ处理，而不是大面积整个零件QPQ处理，在QPQ复合处理过程中，根据工件材质和服役条件来选定温度、保温时间和成分的控制指标、工件出炉的冷却方式。对于工件截面厚薄悬殊，尺寸变化要求等情况下需要对其预热、氮碳或硫氮碳共渗、后氧化处理、抛光及再次氧化工序；

(3)激光冲击处理时，先在工件表面涂覆黑漆涂层，用水做保护层，对工件易疲劳断裂区域特别是应力集中区域进行激光冲击处理。在激光冲击波的高压作用下，金属表面发生微塑性变形，形成高幅值残余压应力层，从而有效地改善了金属材料的机械性能，特别能大幅度提高材料的疲劳寿命、抗应力腐蚀性能。