± 12mm，激光电流90~350mA，激光脉宽3~15ms，激光出光频率为7Hz，激光光束驻留时间 为1~4s，激光扫描速度为1~20mm/s。通过此激光参数制备硬度为700HV~1100HV的 高硬度仿生单元体，即条状（或网状）仿生耦元；控制激光器参数为：激光器功率为300W， 离焦量为1mm，激光电流为200~360mA，激光脉宽为0. 2~2ms，激光频率为40~50Hz，激 光光束驻留时间为1~6s，激光扫描速度为1~30mm/s。通过此激光参数制备"点坑"环 状仿生单元体，即点坑状耦元。
[0051] 步骤四：后续表面处理：报废铸铁导轨经非均匀的多结构异距仿生耦合表面加工 后，进行轻微打磨处理，使条状（或网状）仿生耦元、点坑状耦元与母体形成圆滑过渡。
[0054]
[0055] 注：使用效果均是与新机床导轨的使用寿命比较所得。
[0056] 表中所示的试验实例中条状（或网状）仿生耦元采用的激光参数均为如下参数： 激光器功率为300W，离焦量± 11. 5mm，激光电流90~390mA，激光脉宽3~16ms，激光出光 频率为7Hz，激光光束驻留时间为1~3s，激光扫描速度为1~35mm/s。点状仿生耦元采用 的激光参数均如下参数：激光器功率为300W，离焦量为1mm，激光电流为200~360mA，激光 脉宽为〇. 2~2ms，激光频率为40~50Hz，激光光束驻留时间为1~6s，激光扫描速度为 1~30mm/s。且在轻微磨损区点状仿生耦元以S1的间距分布于条状（或网状）仿生耦元的 周边，在严重磨损区点状仿生耦元以S2的间距分布于条状（或网状）仿生耦元的周边，要求 点状仿生耦元的沟槽边缘呈弧形过渡，且所强化的组织W1宽度在0. 25mm~2mm。另外，要 求点状仿生耦元的沟槽宽度D1S0. 25~0. 45mm，深度h要求满足0. 35mm〈hfW'O. 45mm。
【主权项】
1. 一种多结构异距仿生表面组合的铸铁导轨，其工作面分为轻微磨损区和严重磨损 区，其特征在于所述导轨轻微磨损区和严重磨损区上均制作有第一仿生耦元和第二仿生耦 元；第一仿生耦元为条状仿生耦元或网状仿生耦元，第二仿生耦元为点坑状耦元；其中轻 微磨损区第一仿生耦元的间距为A s，严重磨损区第一仿生耦元的间距为BS，AS> Bs;第二仿 生耦元分布于第一仿生耦元间。2. 根据权利要求1所述的多结构异距仿生表面组合的铸铁导轨，其特征在于所述轻微 磨损区，第一仿生耦元的间距^为6~IOmm;严重磨损区，第一仿生耦元的间距为B S，BS = As-L 2 (mm) 〇3. 根据权利要求2所述的多结构异距仿生表面组合的铸铁导轨，其特征在于所述轻微 磨损区，第一仿生耦元的深度心为0.3~0.5_;严重磨损区，第一仿生耦元的深度为Bh，Bh =Ah+0. 57 (mm) 〇4. 根据权利要求1所述的多结构异距仿生表面组合的铸铁导轨，其特征在于所述轻微 磨损区，第一仿生耦元的间距^为6~IOmm;严重磨损区，第一仿生耦元的间距为B S，BS = As-L 8 (mm) 〇5. 根据权利要求4所述的多结构异距仿生表面组合的铸铁导轨，其特征在于所述轻微 磨损区，第一仿生耦元的深度心为0.3~0.5_;严重磨损区，第一仿生耦元的深度为Bh，Bh =Ah(mm)〇6. 根据权利要求1所述的多结构异距仿生表面组合的铸铁导轨，其特征在于所述轻微 磨损区，第一仿生耦元的间距^为6~IOmm;严重磨损区，第一仿生耦元的间距为B S，BS = As-2. 6 (mm) 〇7. 根据权利要求6所述的多结构异距仿生表面组合的铸铁导轨，其特征在于所述轻微 磨损区，第一仿生耦元的深度心为0.3~0.5_;严重磨损区，第一仿生耦元的深度为Bh，Bh =Ah+0. 43 (mm)。8. 根据权利要求1所述的多结构异距仿生表面组合的铸铁导轨，其特征在于所述第二 仿生耦元排布于第一仿生耦元周边；在轻微磨损区，第二仿生耦元距邻近第一仿生耦元的 间距S 1= A s/3 ;在严重磨损区，第二仿生耦元距邻近第一仿生耦元的间距S2= B s/3。9. 根据权利要求8所述的多结构异距仿生表面组合的铸铁导轨，其特征在于第 二仿生耦元横截面为"U"型环状的点坑状耦元，其边缘呈弧形过渡，点坑深度为h， 0. 35mm〈h〈0. 45mm ;在轻微磨损区，点坑状耦元的强化组织宽度W1S S i，深度Ii1= W dh ;在 严重磨损区，点坑状耦元的强化组织宽度K S 2，深度h2= W 2+h。10. -种如权利要求1所述的多结构异距仿生表面组合的铸铁导轨的再生方法，包括 下述步骤： 步骤一，表面预处理：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，在清除表面污迹及氧化皮的同时平整表面，去除直径在0.0 lmm以上的孔洞及磨痕； 步骤二：对导轨表面进行硬度或应力检测分析，将导轨表面硬度HV>640或应力e〈275 的区域确定为轻微磨损区；将硬度HV〈640或应力e >275的区域确定为严重磨损区； 步骤三、在导轨工作面上制作第一仿生耦元和第二仿生耦元；其中第一仿生耦元为条 状仿生耦元或网状仿生耦元；第二仿生耦元排布于第一仿生耦元周边，为横截面呈"U"型 环状的点坑状耦元，其边缘呈弧形过渡，点坑深度为h，0. 35mm〈h〈0. 45mm ;在轻微磨损区， 第二仿生耦元距邻近第一仿生耦元的间距S1= A s/3,点坑状耦元的强化组织宽度K S i， 深度hi= Wi+h，AsS轻微磨损区第一仿生耦元的间距；在严重磨损区，第二仿生耦元距邻近 第一仿生耦元的间距S 2= B s/3,点坑状耦元的强化组织宽度W2S S 2，深度h2= W 2+h，BsS 严重磨损区第一仿生耦元的间距； 当严重磨损区与轻微磨损区之间的硬度梯度为AHV〈70,应力梯度为A e〈180时，在 轻微磨损区，第一仿生親元的间距八5为6~10mm，深度AhS 0. 3~0. 5mm ;严重磨损区，第 一仿生親元的间距为Bs，Bs= As-L 2 (mm)，第一仿生親元的深度为BH，Bh= A h+0. 57 (mm); 当严重磨损区与轻微磨损区之间的硬度梯度为7 0〈 A HV〈 10 0，应力梯度为 180〈 A e〈275时，在轻微磨损区，第一仿生親元的间距AsS 6~10mm，深度A "为0. 3~ 0. 5mm ;严重磨损区，第一仿生耦元的间距为Bs，Bs= A s-l. 8 (mm)，第一仿生耦元的深度为 Bh, Bh= Ah(mm)； 当严重磨损区与轻微磨损区之间的硬度梯度为AHV>100,应力梯度A e >275时，在轻 微磨损区，第一仿生親元的间距八5为6~10mm，深度AhS 0. 3~0. 5mm ;严重磨损区，第一 仿生親元的间距为Bs，Bs= A s-2. 6 (mm)，第一仿生親元的深度为BH，Bh= A H+0. 43 (mm); 步骤四：后续表面处理：进行打磨处理，使第一仿生耦元、第二仿生耦元与母体形成圆 滑过渡。
【专利摘要】本发明涉及一种多结构异距仿生表面组合的铸铁导轨及其再生方法，该导轨工作面上轻微磨损区和严重磨损区上均制作有第一仿生耦元和第二仿生耦元；第一仿生耦元为条状或网状仿生耦元，轻微磨损区第一仿生耦元的间距大于严重磨损区第一仿生耦元的间距；第二仿生耦元为点坑状耦元，分布于第一仿生耦元间。本发明通过不同磨损程度区域的硬度或应力分布情况，设定两种间距变化的双耦元仿生表面，形成不同的抗磨损性能的多结构异距仿生表面的组合，从而获得硬度或应力均匀分布的表面，以此达到表面的整体抗磨损性能均匀一致且长期稳定效果。另外，通过两种耦元与机体之间的相互作用，进一步提高了滑动导轨的耐磨性。
【IPC分类】B23P6/00, B23Q1/01
【公开号】CN105108503
【申请号】CN201510612304
【发明人】隋琦, 周宏 , 冯丽, 杨林
【申请人】吉林大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月24日