【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属表面处理领域，具体为一种金属表面减摩抗磨方法。
技术介绍
1、在航空航天、轨道交通、工程机械等领域中，约30％的能量用来克服摩擦，约50-60％的机械零件失效由摩擦磨损造成的。由此可见，面向未来航空航天、轨道交通、工程机械等领域摩擦副的高速度、大载荷、长时间运行、润滑不佳等苛刻工况，减小摩擦系数和提升抗磨强度是提高机械零件使用性能的重要方向之一。
2、关于金属表面的减摩抗磨，cn201910983980.4公开了一种齿轮分区复合喷丸强化方法及螺旋锥齿轮，通过复合喷丸诱导齿轮表面的塑性变形，并形成残余压应力。该技术方案能够在一定程度上提高齿轮钢的抗磨损性能。但是，仅仅依靠复合喷丸难以减小表面摩擦系数，无法改善润滑和散热性能，对抗磨损性能的提升有限。
3、cn201811115442.5公开了一种金属表面微织构辅助摩擦诱导成膜降低磨损的方法，通过微织构状态、润滑条件与摩擦工艺三方面有机结合，能在金属表面通过微织构辅助摩擦诱导快速形成摩擦反应膜，起到良好的抗磨作用。表面织构虽然能够减小摩擦系数，但是也减小界面摩擦面积、增大接触应力。实践表明，仅仅依靠表明织构减小摩擦只适应于低载荷工况。在高载荷工况下，表面织构会很快被磨损掉，无法持续提供减摩抗磨效果。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种能既能减小金属表面摩擦系数、又能提高金属表面抗磨强度的方法。
2、本专利技术提供的这种金属表面减摩抗磨方法，包括以下步骤：
3、
4、(2)通过激光刻蚀机对步骤(1)喷丸区域中的指定区域表面进行刻蚀，使指定区域表面获得设定的织构区；
5、(3)通过电场辅助超声喷丸系统，对步骤(1)的喷丸区域再进行采用小丸粒超声喷丸，降低非织构区的表面粗糙度、促进织构区的拉应力转变为压应力。
6、上述方法实施时，所述电场辅助超声喷丸系统包括工作台、超声振动系统、喷丸腔和电场辅助装置；超声振动系统的变幅杆上端连接振动头，振动头顶部穿过工作台的安装板，喷丸腔的下端置于变幅杆外保护套的顶面，使振动头顶部插入喷丸腔底部；电场辅助装置包括电源及其通过电源线连接的若干电刷。
7、上述电场辅助超声喷丸系统实施时，所述变幅杆外壁对应所述保护套的下方设置带颈法兰，带颈法兰连接一圈拉杆，拉杆上端与工作台连接固定。
8、上述电场辅助超声喷丸系统实施时，所述振动头采用顶面为平面的圆柱头，所述保护套的顶面低于所述振动头的顶面。
9、上述电场辅助超声喷丸系统实施时，所述喷丸腔包括圆筒体和其下端倒t形的底座，所述振动头的顶部插入底座中。
10、上述电场辅助超声喷丸系统实施时，所述振动头与底座的配合间隙小于喷丸丸粒直径。
11、上述方法和系统用于对平板表面处理的具体步骤如下：
12、(1)在振动头顶面放置大直径丸粒；
13、(2)将平板置于所述圆筒体的上端，将若干对电刷对称连接在平板上表面，打开电源使平板工件内部产生电场；
14、(3)超声振动系统的超声波发生器工作，使振动头振动激励大直径丸粒高频冲击平板工件对应圆筒体区域的下表面指定时间；
15、(4)将平板从圆筒体上端取下置于激光蚀刻机上，对步骤(3)完成喷丸区域中的指定区域进行刻蚀，使指定区域形成设定的表面织构；
16、(5)将振动头上的大直径丸粒取出后放置小直径丸粒，重复步骤(2)，且保证圆筒体内腔对应的区域相同；
17、(6)超声振动系统的超声波发生器工作，使振动头振动激励小直径丸粒高频冲击平板对应圆筒体区域的下表面指定时间。
18、上述方法和系统用于对圆柱齿轮齿面处理的具体步骤如下：
19、一、准备工作
20、(1)给喷丸腔配置辅助腔
21、辅助腔包括下开口的圆筒形套盖和其顶部对中设置的中空弧形体；
22、(2)设置齿轮驱动装置
23、齿轮驱动装置包括伺服电机及其输出轴通过联轴器连接的安装轴，伺服电机配置安装座，安装轴上设置两轴承，安装轴配置支架，支架上端设置轴承座；
24、二、系统组装
25、(1)在振动头上放置大直径丸粒；
26、(2)将辅助腔的圆筒形套盖罩于喷丸腔的圆筒体上端；
27、(3)将齿轮固定于安装轴上两轴承之间的中间位置；
28、(4)将齿轮的底部置于中空弧形体中，将电刷穿过中空弧形体后固定于齿轮工件上；
29、(5)将安装轴支撑好后，根据安装轴的位置安装伺服电机，最后在安装轴和伺服电机的输出轴之间连接联轴器。
30、(6)在中空弧形体顶部与齿轮之间设置密封条；
31、(7)超声振动系统的超声波发生器工作，使大直径丸粒高频冲击位于中空弧形体内的齿槽表面指定时间；
32、(8)齿轮驱动装置的伺服电机工作，使齿轮转动指定角度后重复步骤(7)；
33、(9)多次重复步骤(8)和(7)，直至整个齿轮的齿槽表面喷丸完成；
34、(10)将齿轮从安装轴上取下置于激光蚀刻机上对齿槽表面的指定位置进行刻蚀，获得指定的表面织构；
35、(11)将振动头上的大直径丸粒取出后放置小直径丸粒，重复步骤(8)和步骤(9)。
36、上述方法和系统用于对轴承内圈表面处理的具体步骤如下：
37、一、准备工作
38、(1)设置轴承内圈驱动装置
39、轴承内圈驱动装置包括伺服电机及其输出轴通过联轴器连接的安装轴，伺服电机配置安装座，安装轴上设置内、外两个轴承，内侧轴承配置透盖、外侧轴承配置端盖；
40、(2)在喷丸腔的圆筒体两侧对称设置用于u形槽，并给喷丸腔配置盖板，且盖板两侧对应u形槽处设置插接板；圆筒体侧壁和插接板分别设置用于安装轴承外圈的半圆套管；
41、二、系统组装
42、(1)在振动头上放置大直径丸粒；
43、(2)将轴承内圈固定于安装轴上对应两轴承之间的中间位置；
44、(3)步骤(2)的装配件通过喷丸腔圆筒体上的u形槽安装，安装轴上的轴承分别位于圆筒体外半圆套管中；
45、(4)一个电刷穿过盖板的中心位置后连接至轴承内圈表面，给外侧轴承处的套管盖上端盖，给内侧轴承的套管出处套上透盖；将另一个电刷连接至内侧轴承外的安装轴上；
46、(5)扣好盖板；
47、(6)根据安装轴的位置确定电机输出轴位置并安装电机，在安装轴和输出轴之间连接联轴器；
48、(7)超声振动系统的超声波发生器工作，使大直径丸粒高频冲击轴承内圈表面的下半表面指定时间；
49、(8)轴承内圈驱动装置的伺服电机工作，使轴承内圈转动180°后重复步骤(7)；
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【技术保护点】
1.一种金属表面减摩抗磨方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的金属表面减摩抗磨方法，其特征在于：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述变幅杆外壁对应所述保护套的下方设置带颈法兰，带颈法兰连接一圈拉杆，拉杆上端与工作台连接固定。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述振动头采用顶面为平面的圆柱头，所述保护套的顶面低于所述振动头的顶面。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述喷丸腔包括圆筒体和其下端倒T形的底座，所述振动头的顶部插入底座中。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述振动头与底座的配合间隙小于喷丸丸粒直径。
7.如利用权利要求2所述的金属表面减摩抗磨方法，其特征在于针对平板表面处理的具体步骤如下：
8.如利用权利要求2所述的金属表面减摩抗磨方法，其特征在于针对圆柱齿轮齿面处理的具体步骤如下：
9.如利用权利要求2所述的金属表面减摩抗磨方法，其特征在于针对轴承内圈表面处理的具体步骤如下：
【技术特征摘要】
1.一种金属表面减摩抗磨方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的金属表面减摩抗磨方法，其特征在于：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述变幅杆外壁对应所述保护套的下方设置带颈法兰，带颈法兰连接一圈拉杆，拉杆上端与工作台连接固定。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述振动头采用顶面为平面的圆柱头，所述保护套的顶面低于所述振动头的顶面。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述喷丸腔包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈志，张蕾，郝一凡，魏宇萌，韩奉林，严宏志，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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