一种激光仿生耦合导轨及其再生方法_3

文档序号:9361726阅读:来源:国知局
区域加工耦合形成网状仿生表面的组合,称为点、网仿生表面组合(如 图 4a);
[0036] 所述的点条,条网以及点网仿生表面组合中,虽然每一种仿生表面的组合都很大 程度的降低了两个区域导轨表面的抗磨损性能分布不均的情况。但仍然存在略微差距,本 发明通过调整两种仿生表面中的仿生单元体的间距来获得抗磨损性能一致的多仿生耦合 表面组合的再生铸铁导轨。假设严重磨损区的仿生表面中仿生单元体间距为X,严重磨损 区域的仿生表面试样的失重量相对该区域表面未经处理试样的失重量减少Y,通过实验数 据可以拟合出X与Y之间的关系式,当严重磨损区制备有条状仿生单元体时,X与Y之间的 关系式为Y = -ο. 009X+0. 332。当严重磨损区制备有网状仿生单元体时,X与Y之间的关系 式为Y = -0. 012x+0. 455。在点、条仿生表面组合中,具有点状仿生表面试样的失重量相对 未经处理轻微磨损区试样的失重量减少值与具有条状仿生表面试样的失重量相对未经处 理严重磨损区试样的失重量减少值之差为29. 6-17. 5 = 12. 1,该值与未经处理的轻微磨损 区相比于未经处理的严重磨损区在单位时间内的失重量减少值9. 2相差2. 9。此时,在轻 微磨损区制备使该区域具有最佳抗磨损性能的点状仿生单元体,该点状仿生单元体的间距 为Asi,然后测定具有点状仿生表面试样的轻微磨损区在单位时间内的失重量,得到轻微磨 损区的点状仿生表面试样的失重量相对该区域表面未经处理试样的失重量减少值Y asi,然 后根据关系式Ya S2= -〇. 〇〇9AS2+0. 332和关系式Ya S2-YA S1= 9. 2计算得到严重磨损区的条 状仿生单元体的间距As2。其中As2为严重磨损区的仿生表面中仿生单元体间距,Y as2为严 重磨损区域的仿生表面试样的失重量相对该区域表面未经处理试样的失重量减少值。通过 调整严重磨损区的条状仿生表面中的条状仿生单元体间的间距可以进一步使两个区域的 抗磨损性能达到一致;在条、网仿生表面的组合中,具有条状仿生表面的试样失重量相对未 经处理轻微磨损区试样的失重量减少值与具有网状仿生表面的试样失重量相对未经处理 严重磨损区试样的失重量减少值之差为16. 0%,该值与未经处理的轻微磨损区相比于未经 处理的严重磨损区在单位时间内的失重量减少值13. 8相差2. 1%。此时,在轻微磨损区制 备使该区域具有最佳抗磨损性能的条状仿生单元体,该条状仿生单元体的间距为Bsi,然后 测定具有条状仿生表面式样的轻微磨损区在单位时间内的失重量,得到轻微磨损区的条状 仿生表面试样的失重量相对该区域表面未经处理试样的失重量减少值Y b S1。然后根据关系 式Yb S2= -0. 012B S2+0. 455和关系式Yb S2-YB S1= 16. O计算得到严重磨损区的网状仿生单 元体的间距Bs2。其中Bs2为严重磨损区的仿生表面中仿生单元体间距,Y bs2为严重磨损区 域的仿生表面试样的失重量相对该区域表面未经处理试样的失重量减少值。在点、网仿生 表面的组合中,具有点状仿生表面试样的失重量相对未经处理轻微磨损区试样的失重量减 少值与具网状仿生表面试样的失重量相对未经处理严重磨损区试样的失重量减少值之差 为23. 2%,该值与未经处理的轻微磨损区相比于未经处理的严重磨损区在单位时间内的失 重量减少值19. 6%相差3. 6%。此时,在轻微磨损区制备使该区域具有最佳抗磨损性能的 点状仿生单元体,该点状仿生单元体的间距为Csi,然后测定具有点状仿生表面式样的轻微 磨损区在单位时间内的失重量,得到轻微磨损区的点状仿生表面试样的失重量相对该区域 表面未经处理试样的失重量减少值Y e S1。然后根据关系式Ye S2= -0. 012C S2+0. 455和关系 式Ye S2_Ye S1= 23. 2计算得到严重磨损区的网状仿生单元体的间距C S2。其中Cs2为严重磨 损区的仿生表面中仿生单元体间距,Ye S2为严重磨损区域的仿生表面试样的失重量相对该 区域表面未经处理试样的失重量减少值。
[0037] 由于严重磨损区仿生表面中仿生单元体间距与严重磨损区仿生表面试样的失重 量相对该区域表面未经处理试样的失重量减少值的关系是通过实验拟合得到的,拟合关系 式会存在一定的误差,因此通过上述两个区域仿生单元体间距调整后,虽然两个区域抗磨 损性能趋于一致,但仍然存在微小的差别。为了使两个区域的抗磨损性能更加接近,本发明 在确定仿生单元体间距后进一步调整仿生表面中的仿生单元体的深度。经过间距调整后 的点、条仿生表面组合中,轻微磨损区的点状仿生表面相比于严重磨损区的条状仿生表面 的抗磨损性减少1.26%。以获得最佳抗磨损性能表面为准选取轻微磨损区处的点状仿生 表面中的点状仿生单元体深度A hl后,在轻微磨损区制备间距为Asl,深度为Ahl的点状仿生 单元体。测定失重量后,得到轻微磨损区的点状仿生表面试样的失重量相对该区域表面未 经处理试样的失重量减少值Y a hl。根据关系式Ya h2= -0. 0078A h2+0. 301,Ya h2-YA hl= 1. 26 计算得到严重磨损区的条状仿生表面中仿生单元体的深度Ah2;其中Ya h2为严重磨损区的 仿生表面试样的失重量相对该区域表面未经处理试样的失重量减少值。经过间距调整后 的条、网仿生表面组合中,轻微磨损区的条状仿生表面相比于严重磨损区的网状仿生表面 的抗磨损性减少0. 6%,以获得最佳抗磨损性能表面为准选取轻微磨损区处的条状仿生表 面中的条形仿生单元体深度Bhl后,在轻微磨损区制备间距为B sl,深度为Bhl的点状仿生单 元体。测定失重量后,得到轻微磨损区的条状仿生表面试样的失重量相对该区域表面未经 处理试样的失重量减少值Y b hl。根据关系式Yb h2= -0. 0103B h2+0. 413, Yb h2-YB hl= 0. 6计 算得到严重磨损区的网状仿生表面中网状仿生单元体的深度Bh2;YBh2为严重磨损区的仿 生表面试样的失重量相对该区域表面未经处理试样的失重量减少值。经过间距调整后的 点、网仿生表面组合中,轻微磨损区的点状仿生表面相比于严重磨损区的网状仿生表面的 抗磨损性减少0. 98%,为了使两个区域的抗磨损性能更加接近,以获得最佳抗磨损性能表 面为准选取轻微磨损区处的点状仿生表面中的点状仿生单元体深度Chl后,在轻微磨损区 制备间距为Csl,深度为Chl的点状仿生单元体。测定失重量后,得到轻微磨损区的点状仿 生表面试样的失重量相对该区域表面未经处理试样的失重量减少值Y e hl。根据关系式Yc h2 =-0. 0103Ch2+0. 413, Ye h2-Ye hl= 0. 98计算得到严重磨损区的网状仿生表面中网状仿生单 元体的深度Ch2。
[0038] 所述的一种多仿生耦合表面组合的再生铸铁导轨,按以下步骤进行:
[0039] 步骤一,利用机械磨铣对经磨损后的不平整的报废铸铁导轨表面进行预处理,在 清除表面各种污迹及氧化皮的同时平整表面,去除较为明显的直径在0.0 lmm以上的孔洞 及磨痕;
[0040] 步骤二,对残留的非均匀磨损程度的导轨表面进行硬度或应力检测,从而区分轻 微磨损区和严重磨损区(即当硬度HV>640或应力ε〈300时,为轻微磨损区;当硬度为 HV〈640或应力ε >300处,为严重磨损区域)。由于轻微磨损区的表面抗磨损性能较严重磨 损区的抗磨损性能好,因此将抗磨损性能一般的仿生表面分布于轻微磨损区,抗磨损性能 较好的分布于严重磨损区。(如图1)。当应力ε〈300,硬度HV>640时,为轻微磨损区;当应 力ε >300,,硬度为HV〈640处,为严重磨损区域。而后对磨损面的非对称多形貌仿生设计;
[0041] 步骤三,对耦合有不同形状的仿生单元体的仿生表面进行组合分布设计。在导轨 的严重磨损区和轻微磨损区的硬度梯度AH
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