本发明属于航空,具体涉及一种回转体零件上硬铬层表面黑色耐磨性标记的加工方法。
背景技术:
1、某型航空缓冲支柱类产品的活塞杆表面设有两处黑色标记,用于实时监测内部压力状态。现行工艺采用硬铬层上电镀黑铬方式制作该黑色标记,但制作过程中存在以下问题:
2、1.黑铬耐磨性不足:gjb/z 594a-2000《金属镀覆层和化学覆盖层选择原则与厚度系列》中明确标记黑铬特性:“长期使用时,其颜色会逐渐减退”。实践证明,该型产品活塞杆表面铬层上黑铬标记在工作约30次循环以后就会消退殆尽(远低于产品使用周期),给产品的使用维护带来极大不便。
3、2.重复电镀增加氢脆风险:该型产品活塞杆基体材料为30crmnsini2a,氢脆敏感高。在铬层上再次电镀黑铬恢复标记,多次电镀会增加零件氢脆风险。
4、3.重复电镀增加铬层渗漏概率:重复电镀会导致铬层内部微裂纹数量增加,继而导致支柱铬层渗漏的概率增加。
5、4.工艺效率低:电镀及除氢周期长达30小时,修复流程复杂,影响产品交付周期。
技术实现思路
1、申请人发现,产品在长期使用后,活塞杆上的密封件出现了损耗,导致密封件密封性能降低,严重时,活塞杆会出现卡滞故障,影响活塞组件缓冲效果。但是在活塞杆使用初期未发现上述问题。申请人经过进一步研究发现,采用传统电镀铬工艺制作的黑色标记在活塞杆局部形成的环形凸起带与活塞杆上密封件会产生尺寸干涉,工作过程中环形凸起带与密封件发生摩擦,长期摩擦加速了密封件的损耗。为避免上述问题,需要在制作黑色标记时,需要使黑色标记具有耐磨性的同时,要实现“尺寸零增厚”。
2、基于解决上述发现的尺寸干涉问题以及采用传统电镀黑铬工艺在回转体零件硬铬层上制作的黑色标记耐磨性差、氢脆风险高的问题,本发明提供一种回转体零件表面铬层上黑色耐磨性标记的加工方法。
3、本发明所提供的技术解决方案是:
4、一种回转体零件上硬铬层表面黑色耐磨性标记的加工方法,包括以下步骤:
5、步骤1:检查回转体零件表面硬铬层质应完好;
6、步骤2:对回转体零件表面进行清洁处理;
7、步骤3:设置激光打标参数,利用激光的光化学消融作用在硬铬层上进行激光打标;
8、其中,所采用的激光器输出的紫外激光波长为355nm,焦距为247mm;
9、步骤4:设置滚压力及滚压路径,对回转零件上形成的激光标记进行金刚石滚压;
10、所述滚压力的范围为8~9kgf;
11、所述滚压路径为:沿轴向进给方式进行滚压。
12、进一步地,所述步骤2中,先采用清洗剂清洗回转体零件硬铬层,去除油污及灰尘;再利用干净、干燥的压缩空气吹干硬铬层表面。
13、进一步地,所述步骤3包括以下子步骤:
14、步骤3.1:将回转体零件装夹在激光标记工作台上;
15、步骤3.2:根据回转体零件的直径,在数控台控制模块中绘制填充区域;
16、步骤3.3:设置标刻参数、分割标刻参数以及焦距;
17、标刻参数:
18、加工数目:1;速度:100mm/s;电流:1a;频率:40khz;q脉冲宽度1μs;开光延时:150μs;关光延时:150μs;结束延时:300μs;拐角延时:100μs;
19、角度:45°;笔号:黑色0号;线间距:0.02mm;环间距:0.5mm;
20、分割标刻参数:
21、分割尺寸:0.1;输入工件直径;加工方式为:全部整体分割;
22、焦距:激光器至零件表面的焦距为247mm;
23、步骤3.4:确定激光可标记区域以及可标记区域在回转体零件上的起始位置;对回转体零件表面进行激光标记。
24、进一步地,所述步骤4包括以下子步骤:
25、步骤4.1:将回转体零件装夹在车床上,调节车床转速为n=180r/min,轴向进给量为0.079mm/r;
26、步骤4.2:利用金刚石滚压刀,采用轴向进给方式进给,并控制滚压力在8~9kgf范围内,对回转体零件硬铬层表面的激光标记进行金刚石滚压,形成黑色耐磨性标记。
27、本发明的优点是:
28、1.采用紫外激光光化学消融技术,按照特别设定的激光消融参数,通过激光的光化学消融作用在铬层表面生成微米级黑色氧化层(cr2o3),使铬层激光标记的颜色深度得到保证,同时不会损伤铬层及零件基体材料;再结合特别设置的滚压参数,利用金刚石滚压强化工艺的协同作用,使铬层表面形成致密度和附着力更高黑色标记,标记的耐磨性提升至40倍以上(1200次循环以上),可满足航空零件长期服役需求。
29、2.采用本发明方法直接对铬层进行非接触式激光标记,避免了电镀析氢引起的氢脆及硬铬层网状裂纹增加问题,从根源上杜绝了氢脆风险,同时降低了重复电镀引起的铬层渗漏故障概率。
30、3.采用本发明方法形成的耐磨性标记,实现铬层局部尺寸零厚度增量,避免了电镀黑铬形成的环形凸起带与密封件摩擦引发的卡滞问题,确保零件动态运动精度。
31、4.本发明方法中先进行激光标记,再进行定向滚压,在铬层表面形成致密化微观结构(粗糙度ra≤0.2μm,硬度hv≥1200),使标记区域抗磨损能力与基体铬层性能匹配,实现标记-基体一体化强化;此外,激光标记在铬层消融形成的微型“凹槽”经滚压后,可与未标记铬层实现丝滑过渡,避免激光标记上的微型“凹槽”对密封件造成摩擦损伤。
32、5.本发明方法中通过数控程序控制,实现激光标刻与滚压强化流程整合,加工过程无需人为干预,加工周期从30小时缩短至5小时,提升效率6倍,有效缩短了加工周期;并且有效避免了手工操作的不确定性,工艺稳定性达更高。
33、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
1.一种回转体零件上硬铬层表面黑色耐磨性标记的加工方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述回转体零件硬铬层上黑色耐磨性标记的加工方法,其特征在于,所述步骤2中,先采用清洗剂清洗回转体零件硬铬层,去除油污及灰尘;再利用干净、干燥的压缩空气吹干硬铬层表面。
3.根据权利要求1所述回转体零件硬铬层上黑色耐磨性标记的加工方法,其特征在于,所述步骤3包括以下子步骤:
4.根据权利要求3所述回转体零件硬铬层上黑色耐磨性标记的加工方法,其特征在于,所述步骤4包括以下子步骤: