一种山地自行车碗组的耐疲劳表面处理工艺制造技术

本发明专利技术属于自行车零部件制造技术领域，具体涉及一种山地自行车碗组的耐疲劳表面处理工艺。步骤一：去除碗组表面的氧化层和油污；步骤二：将碗组、研磨球、研磨粉加入到球磨机中球磨；所述研磨粉中含有超细镍粉和三聚氰胺粉末；步骤三：取出碗组并清理表面浮渣，然后将碗组置于密闭腔室中，调节密闭腔室内的气氛为惰性气氛，然后使用激光扫描碗组表面；步骤四：待碗组冷却后，将碗组取出并将碗组表面打磨平整。本发明专利技术提供的山地自行车碗组的耐疲劳表面处理工艺，采用机械涂抹与激光辐照的方式在碗组基材表面形成牢固结合的硬化层，从而抑制碗组的磨损和失效。此外，该表面处理工艺还具有步骤简单且便于自动化操作等优势。步骤简单且便于自动化操作等优势。

【技术实现步骤摘要】
一种山地自行车碗组的耐疲劳表面处理工艺


[0001]本专利技术属于自行车零部件制造
，具体涉及一种山地自行车碗组的耐疲劳表面处理工艺。

技术介绍

[0002]碗组是自行车车架和前叉连接的媒介，其主要功能是确保自行车车架和前叉旋转连接的同时在径向和轴向对前叉进行限位。因此，碗组表面需要长期承受较大的载荷和摩擦，这对碗组的设计和制造带来了极大的挑战。尤其是山地自行车，其碗组在长期使用过程中受到频繁的冲击和颠簸，碗组表层的磨损和剥落经长期积累造成碗组失效，甚至威胁行车安全。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种山地自行车碗组的耐疲劳表面处理工艺。
[0004]本专利技术提供的山地自行车碗组的耐疲劳表面处理工艺包括以下步骤：
[0005]步骤一：去除碗组表面的氧化层和油污；
[0006]步骤二：将碗组、研磨球、研磨粉加入到球磨机中球磨；所述研磨粉中含有超细镍粉和三聚氰胺粉末；
[0007]步骤三：取出碗组并清理表面浮渣，然后将碗组置于密闭腔室中，调节密闭腔室内的气氛为惰性气氛，然后使用激光扫描碗组表面；
[0008]步骤四：待碗组冷却后，将碗组取出并将碗组表面打磨平整。
[0009]本专利技术提供的上述山地自行车碗组的耐疲劳表面处理工艺，旨在使碗组表面形成与基材融合连接的硬化层，从而抑制碗组在使用过程中受到破坏，维持碗组的功能。本专利技术提供的表面处理工艺首先去除碗组表面的氧化层和油污，暴露出碗组的基材；然后通过球磨的方式使碗组基材表面与超细镍粉和三聚氰胺粉末相互摩擦，在碗组基材表面机械涂抹形成镍和三聚氰胺的复合层；然后采用激光扫描，使基材表层的镍原子高温剧烈运动，使基材表层的三聚氰胺瞬间分解形成含碳的离子碎片和含氮的离子碎片，同时使基材表层高温熔融，在剧烈热运动作用下镍、碳、氮原子向基材表层渗透，在表层形成高碳高氮高镍的元素分布状态，随着激光光斑的离开，基材表层快速冷却，形成与基材体相牢固融合的致密硬化层；上述步骤形成的硬化层表面粗糙，经过后续打磨处理，即可得到表面光滑致密且高硬度的碗组。
[0010]进一步地，步骤二中，研磨粉还包括纳米二氧化硅粉末和水。纳米二氧化硅粉末硬度高，在研磨过程中作为摩擦剂，在碗组基材表面形成摩擦痕，从而提高机械涂抹超细镍粉和三聚氰胺粉末的效率。球磨过程中，研磨粉的湿度必须控制在合适范围内，研磨粉中含有少量极性的水分子，有利于研磨粉末与基材的充分接触和附着，从而促进镍粉和三聚氰胺在研磨球的挤压和摩擦作用下在碗组基材表面形成机械涂抹效应；但如果研磨粉的含水量
过高，水分子与水分子之间的接触和结合逐渐增加，水的润滑作用逐渐形成，削弱了研磨粉在碗组基材表面的摩擦，不利于形成机械涂抹效应。优选地，研磨粉按质量计包括以下组分：
[0011]纳米二氧化硅粉末 100份
[0012]超细镍粉 80
‑
100份
[0013]三聚氰胺粉末 60
‑
85份
[0014]水调节研磨粉湿度使研磨粉中含水率为6
‑
9％。
[0015]进一步地，步骤三中，激光扫描操作优选连续扫描，设置激光功率密度为320
‑
450W/cm2，控制光斑移动速度使激光光斑路径中线上任意一处都受到不间断照射6
‑
9s。
[0016]进一步地，步骤三中，激光光斑呈圆形，控制激光光斑在碗组表面蛇形移动，相邻激光带之间的搭接量为10
‑
15％。光斑在碗组表面蛇形移动可避免光斑路径形成交叉，交叉处因重复照射导致实际照射参数严重偏离预设值。此外，由于金属具有优良的导热性，光斑边缘处除了从基材表层向基材体相内热传导还要向光斑外侧热传导，因此光斑边缘温度偏低，需要适量搭接。此外，由于激光光斑辐照仅作用于基材表层，因此当激光光斑离开后，高温表层因向周围和体相进行热传导而快速冷却，形成高硬度的耐磨层。如采用其他加热方式，通常需要将碗组整体加热，导致碗组体相材料受到热处理而改变性质，并且基材表层的热量因无法向周围和体相快速传导而无法实现基材表层的快速冷却。
[0017]进一步地，步骤三中，所述密闭腔室内的气氛中含有体积分数为2
‑
3％的氨气，余量为惰性气体。密闭腔室内中的气氛应为惰性气氛，例如氦气、氩气等，防止表层在高温下快速氧化形成松散的氧化皮。此外，在惰性气氛中可进一步添加少量氨气，氨气具有弱还原性可强化对基材表层的保护，与此同时，基材表层在激光高温作用下与氨气作用形成少量氮化物，进一步增强表层的硬度。
[0018]进一步地，步骤一中，使用砂轮、砂纸或砂带打磨去除碗组表面的氧化层，然后将碗组浸于乙醇中超声振荡10
‑
20min，取出碗组自然风干。
[0019]进一步地，步骤二中，所述研磨球优选为陶瓷球，直径为3
‑
6mm。
[0020]进一步地，所述碗组的材质优选为Cr4Mo4V钢。
[0021]进一步地，碗组:研磨球:研磨粉的质量比为20
‑
30:100:60
‑
80。
[0022]进一步地，上表面处理工艺中，步骤二、步骤三和步骤四重复1
‑
3次，可强化镍粉和三聚氰胺与基材表层的作用，强化镍、氮、碳元素的渗透，同时也进一步提高表面硬化层的厚度。
[0023]有益效果：与现有技术相比，本专利技术提供的山地自行车碗组的耐疲劳表面处理工艺，采用机械涂抹与激光辐照的方式在碗组基材表面形成牢固结合的硬化层，从而抑制碗组的磨损和失效。此外，该表面处理工艺还具有步骤简单且便于自动化操作等优势。
附图说明
[0024]图1所示为惰性气氛中氨气含量对表面处理效果的影响。
[0025]图2所示为研磨粉含水率对表面处理效果的影响。
[0026]图3所示为重复强化对表面处理效果的影响。
具体实施方式
[0027]下面通过具体实施例进一步阐明本专利技术，这些实施例是示例性的，旨在说明问题和解释本专利技术，并不是一种限制。
[0028]实施例1
[0029]一种山地自行车碗组的耐疲劳表面处理工艺，包括以下步骤：
[0030]步骤一：去除碗组表面的氧化层和油污；
[0031]步骤二：将碗组、研磨球、研磨粉加入到球磨机中球磨；所述研磨粉中含有超细镍粉(粒径在0.1
‑
0.8μm范围内，下同)和三聚氰胺粉末；
[0032]步骤三：取出碗组并清理表面浮渣，然后将碗组置于密闭腔室中，调节密闭腔室内的气氛为惰性气氛，然后使用激光扫描碗组表面；
[0033]步骤四：待碗组冷却后，将碗组取出，使用砂带将碗组表面打磨平整。
[0034]本实施例步骤一中，使用砂带打磨去除碗组表面的氧化层，然后将碗组浸于乙醇中超声振荡10min，取出碗组自然风干。
[0035]本实施例步骤二中，将研磨球、研磨粉、碗组加入到球磨罐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种山地自行车碗组的耐疲劳表面处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：去除碗组表面的氧化层和油污；步骤二：将碗组、研磨球、研磨粉加入到球磨机中球磨；所述研磨粉中含有超细镍粉和三聚氰胺粉末；步骤三：取出碗组并清理表面浮渣，然后将碗组置于密闭腔室中，调节密闭腔室内的气氛为惰性气氛，然后使用激光扫描碗组表面；步骤四：待碗组冷却后，将碗组取出并将碗组表面打磨平整。2.根据权利要求1所述的山地自行车碗组的耐疲劳表面处理工艺，其特征在于：步骤二中，所述研磨粉按质量计包括以下组分：纳米二氧化硅粉末 100份超细镍粉 80
‑
100份三聚氰胺粉末 60
‑
85份水调节研磨粉湿度使研磨粉中含水率为6
‑
9%。3.根据权利要求2所述的山地自行车碗组的耐疲劳表面处理工艺，其特征在于：步骤三中，使用激光对碗组表面进行连续扫描，激光功率密度为320
‑
450W/cm2，控制光斑移动速度使激光光斑路径中线上任意一处都受到不间断照射6
‑
9s。4.根据权利要求3所述的山地自行车碗组的耐疲劳表面处理工艺，其特征在于：步骤三中，激光光斑呈圆形，控制激光光斑在碗组表面蛇...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆有元，
申请(专利权)人：翔宇实业太仓有限公司，
类型：发明
国别省市：