磁水双约束脉冲激光冲击强化方法及系统技术方案

本申请涉及齿轮表面改性技术领域，尤其是涉及一种磁水双约束脉冲激光冲击强化方法及系统，磁水双约束脉冲激光冲击强化方法包括如下步骤：对渗碳淬火齿轮试样的齿面进行清洗及吹干；将渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面置于磁场中；在待强化齿面布置吸收层及流体约束层，且吸收层紧贴在待强化齿面设置，而后对待强化齿面进行激光冲击强化处理；测试处理后的齿面的表面的硬度\粗糙度，若不满足预设要求，则调节参数并再次进行激光冲击处理，直至硬度值、粗糙度值满足预设要求为止。可见，采用磁/水双约束脉冲激光冲击强化技术对渗碳淬火齿轮的待强化齿面进行强化处理，提高了齿轮抗胶合能力的效果。力的效果。力的效果。

【技术实现步骤摘要】
磁水双约束脉冲激光冲击强化方法及系统


[0001]本申请涉及齿轮表面改性
，尤其是涉及一种磁水双约束脉冲激光冲击强化方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，渗氮、添加涂层、喷丸等技术已应用于齿轮抗胶合制造中，但都存在各在的缺点。激光冲击强化技术不仅可在零件表面形成残余压应力，而且残余压应力深度可达1.5mm～2mm，还可细化表层晶粒，相对于渗氮、添加涂层、喷丸等技术，有其独特的优越性。目前该技术尚未全面在齿轮抗胶合领域中应用，仅少量的应用仍存在以下问题亟需解决：激光冲击强化时，由于只采用单一水层做保护层，激光冲击能量较弱，难以使待强化金属材料的表层产生足够的高应变率塑性变形，难以改变待强化金属的表层微观组织，或对待强化金属表层的强化深度较小，在强化后进行机加工修整时容易去除金属强化层。

技术实现思路

[0003]本申请的目的在于提供一种磁水双约束脉冲激光冲击强化方法及系统，在一定程度上解决了现有技术中存在的在齿轮抗胶合领域中，激光冲击强化时，由于只采用单一水层做保护层，激光冲击能量较弱，难以使待强化金属材料的表层产生足够的高应变率塑性变形，难以改变待强化金属的表层微观组织，或对待强化金属表层的强化深度较小的技术问题。
[0004]本申请提供了一种磁水双约束脉冲激光冲击强化方法，包括如下步骤：
[0005]对渗碳淬火齿轮试样的齿面进行清洗以及吹干；
[0006]将所述渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面置于磁场中；
[0007]在所述渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面布置用于被激光束激发产生带电粒子团的吸收层以及用于对所述带电粒子团进行约束的流体约束层，且所述吸收层紧贴所述待强化齿面设置，而后对所述渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面进行激光冲击强化处理；
[0008]对激光冲击强化后的所述渗碳淬火齿轮试样的齿面的表面的硬度、粗糙度进行测试，如测得的硬度值、粗糙度不满足预设要求，则调整激光冲击强化的相关参数，再次进行激光冲击强化处理，直至激光冲击强化后的所述渗碳淬火齿轮试样的齿面的表面的硬度值和粗糙度值满足预设要求为止。
[0009]在上述技术方案中，进一步地，在激光强化工艺步骤中，所述磁场的磁感线与所述渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面相平行设置，且所述磁场的磁感线的方向由上向下；
[0010]调整所述渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面的方位和/或激光发生器的方位，以使得激光发射器的发射部与所述渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面的表面之间的距离为300mm～800mm；
[0011]以使得激光发生器所发射的激光束以40℃～90℃的角度入射至待强化齿面的表面。
[0012]在上述任一技术方案中，进一步地，在激光强化工艺步骤中，激光发生器发射的激光束经过平凸透镜聚焦到所述渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面。
[0013]在上述任一技术方案中，进一步地，所述平凸透镜的焦距为100mm～200mm。
[0014]在上述任一技术方案中，进一步地，在激光强化工艺步骤中，采用的工艺参数如下：激光波长为193nm～1064nm，激光能量为2J～9J，光斑直径为0.5mm～3mm，脉宽为8ns～10ns，冲击次数为1次～3次，光斑搭接率为40％～75％，所述吸收层为750μm～120μm厚的不透明铝箔，所述流体约束层为1mm～2mm厚的流水层，所述渗碳淬火齿轮试样的旋转角度为2π/Z，Z为齿数。
[0015]在上述任一技术方案中，进一步地，在激光强化工艺步骤中，所述待强化齿面位于所述磁场的几何中心线的一侧，并且靠近激光发生器设置。
[0016]在上述任一技术方案中，进一步地，所述待强化齿面与所述磁场的几何中心线的距离为(1/4～1/3)B，其中，B为磁极的宽度。
[0017]在上述任一技术方案中，进一步地，所述磁场的强度为1T～1.5T。
[0018]在上述任一技术方案中，进一步地，所述对渗碳淬火齿轮齿面试样进行清洗以及吹干包括如下步骤：首先对所述渗碳淬火齿轮的待强化齿面逐级进行碱洗、酒精超声清洗处理，最后吹干备用。
[0019]本申请还提供了一种磁水双约束脉冲激光冲击强化系统，包括激光发生器、平凸透镜、磁场、分度旋转装置、夹具以及喷水构件；
[0020]其中，所述磁场的磁感线的方向沿着竖直方向由上向下；所述分度旋转装置设置于所述磁场中；所述夹具设置于所述分度旋转装置；
[0021]所述激光发生器位于所述磁场的一侧，且所述平凸透镜设置于所述激光发生器与所述磁场之间，以使得所述激光发生器所发出的激光经由所述平凸透镜进入所述磁场；
[0022]所述喷水构件设置于所述夹具的侧上方，用于向置于所述夹具上的渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面喷洒层流水。
[0023]与现有技术相比，本申请的有益效果为：
[0024]本申请提供的磁水双约束脉冲激光冲击强化方法中，采用磁/水双约束脉冲激光冲击强化技术对渗碳淬火齿轮待强化齿面进行强化处理，达到提高齿轮抗胶合能力的效果，也为通过磁/水双约束脉冲激光冲击强化技术来提高齿轮的抗胶合、抗疲劳、抗磨损等性能。
[0025]本申请提供的磁水双约束脉冲激光冲击强化系统，应用于上述的磁水双约束脉冲激光冲击强化方法，因而，具有该磁水双约束脉冲激光冲击强化方法的全部有益技术效果。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本申请实施例提供的磁水双约束脉冲激光冲击强化方法的流程图；
[0028]图2为本申请实施例提供的磁水双约束脉冲激光冲击强化系统的结构示意图；
[0029]图3为本申请实施例提供的磁水双约束脉冲激光冲击强化系统的磁场的分布图；
[0030]图4为渗碳淬火齿轮经激光冲击强化处理后横截面宏观形貌。
[0031]附图标记：
[0032]1‑
激光发生器，2
‑
平凸透镜，3
‑
N磁极，4
‑
S磁极，5
‑
渗碳淬火齿轮试样，51
‑
待强化齿面，6
‑
夹具，7
‑
分度旋转装置，8
‑
吸收层，9
‑
流体约束层，10
‑
磁感线。
具体实施方式
[0033]下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0034]通常在此处附图中描述和显示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁水双约束脉冲激光冲击强化方法，其特征在于，包括如下步骤：对渗碳淬火齿轮试样的齿面进行清洗以及吹干；将所述渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面置于磁场中；在所述渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面布置用于被激光束激发产生带电粒子团的吸收层以及用于对所述带电粒子团进行约束的流体约束层，且所述吸收层紧贴所述待强化齿面设置，而后对所述渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面进行激光冲击强化处理；对激光冲击强化后的所述渗碳淬火齿轮试样的齿面的表面的硬度、粗糙度进行测试，如测得的硬度值、粗糙度不满足预设要求，则调整激光冲击强化的相关参数，再次进行激光冲击强化处理，直至激光冲击强化后的所述渗碳淬火齿轮试样的齿面的表面的硬度值和粗糙度值满足预设要求为止。2.根据权利要求1所述的磁水双约束脉冲激光冲击强化方法，其特征在于，在激光强化工艺步骤中，所述磁场的磁感线与所述渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面相平行设置，且所述磁场的磁感线的方向由上向下；调整所述渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面的方位和/或激光发生器的方位，以使得激光发射器的发射部与所述渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面的表面之间的距离为300mm～800mm；以使得激光发生器所发射的激光束以40℃～90℃的角度入射至待强化齿面的表面。3.根据权利要求1所述的磁水双约束脉冲激光冲击强化方法，其特征在于，在激光强化工艺步骤中，激光发生器发射的激光束经过平凸透镜聚焦到所述渗碳淬火齿轮试样的待强化齿面。4.根据权利要求3所述的磁水双约束脉冲激光冲击强化方法，其特征在于，所述平凸透镜的焦距为100mm～200mm。5.根据权利要求1所述的磁水双约束脉冲激光冲击强化方法，其特征在于，在激光强化工艺步骤中，采用的工艺参数如下：激光波长为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜全斌，毛望军，陈超，王星星，张黎燕，刘忠明，纠永涛，崔冰，王庆海，王晓侃，
申请(专利权)人：河南机电职业学院，
类型：发明
国别省市：