专利名称：提高电刷镀构件疲劳寿命的方法
技术领域：
本发明涉及一种提高电刷镀疲劳构件使用寿命的方法。
电刷镀广泛地应用到疲劳构件上，电刷镀可使构件恢复尺寸、增强硬度、耐磨、防腐、防磁等。但大量的实践和分析证明中高强度钢经过电刷镀工艺处理后，其疲劳强度和疲劳寿命有明显的降低(大约降低30%)。到目前为止，还未见到解决刷镀后疲劳构件使用寿命降低的办法。
经过扫描电镜观察和X光应力测试仪测定，镍镀层内存在大量的裂纹和类裂纹，镀层内应力通常呈拉应力状态，且数值较高;镀层内缺陷和镀层内残余拉应力的共同作用才造成了基体疲劳强度的降低，而其中镀层残余拉应力又是更为主要的因素。考虑到电化学结晶沉积之特点和电刷镀操作时难免的工艺参数变动，中低强度钢镀层内若要彻底避免缺陷是难以实现的，即便镀层缺陷较少，由于镀层内应力较大，那么叠加上不大的外加载荷后只须少量次数循环便可以使镀层产生裂纹。因此，若要改善刷镀后基体的疲劳强度应首先改善镀层基体表面层的残余应力的状态。
依据上述分析，本发明的目的是提供一种提高电刷镀后的疲劳构件的使用寿命的方法。
本发明的任务是这样解决的对电刷镀构件采用喷丸或滚压工艺，即对其表面进行冷作硬化处理，使刷镀层和基体表层产生压应力层，从而提高材料刷镀后的疲劳强度。
刷镀快速镍后喷丸工艺参数玻璃弹丸直径0.15～0.25mm，大气压力15～30Pa，喷射距离150～300mm，喷丸强度f＝0.1A～0.2A。
喷丸后再刷镀快速镍工艺参数钢弹丸直径0.8～1.0mm，大气压力20～30Pa，喷射距离180～250mm，喷丸强度f＝0.25～0.35A。
滚压工艺参数试件转速370～470r/min，滚压轮走刀量0.30～0.40mm/r，滚压余量10～30μm。
图1喷丸处理的各组试件的S-N曲线图2滚压后镀层厚度与疲劳强度的增幅关系曲线图3不同镀层厚度的电刷镀试件经滚压后疲劳寿命变化曲线图4滚压后镀层内应力随镀层厚度的变化曲线本发明与现有技术相比具有的优点是由于对刷镀疲劳构件施实喷丸或滚压处理，使刷镀层和基体表面产生压应力层，使电刷镀构件的疲劳寿命比原来未刷镀构件的疲劳寿命略高。
下面以实施例对本发明作进一步说明对电刷镀构件采用喷丸或滚压工艺，对其表面进行冷作硬化处理，使刷镀层和基体表层产生压应力层。喷丸可分为镀后喷丸和先对基体喷丸后刷镀两种，每种又分刷镀不同的厚度。
第一种情况对40号钢刷镀快速镍后喷丸。镀层厚0.12mm、0.05mm，弹丸直径0.2mm，大气压力20Pa，喷射距离200mm，喷丸强度f＝0.1A。处理结果如下序号镀层厚喷后镀层厚疲劳极限σ-1未喷丸σ-1σ-1增幅(mm) (mm) (MPa) (MPa) (%)1 0.12 0.10-0.11 240 179.8 33.42 0.05 0.45 249.7 214.7 16.340号钢刷镀快速镍后喷丸。镀刷厚0.12、0.05mm，玻璃弹丸直径0.25mm，大气压力25Pa，喷射距离250mm，喷丸强度f＝0.2A。处理结果序号镀层厚喷后镀层厚疲劳极限σ-1未喷丸σ-1σ-1增幅(mm) (mm) (MPa) (MPa) (%)3 0.12 0.10 248.7 179.8 38.34 0.05 0.045 252.7 214.7 17.7第一种情况对40号钢喷丸后再刷镀快速镍。镀刷厚0.16、0.05mm，钢弹丸直径0.8mm，大气压力25Pa，喷射距离200mm，喷丸强度f＝0.3A。处理结果序号试验镀层厚疲劳极限σ-1未喷丸σ-1σ-1增幅(mm) (MPa) (MPa) (%)5 0.12 254.7 177.6 41.66 0.05 254.7 214.7 18.6对40号钢刷镀快速镍后喷丸。镀层厚0.12mm、0.05mm，钢丸直径0.9mm，大气压力30Pa，喷射距离250mm，喷丸强度f＝0.35A。处理结果如下序号试验镀层厚疲劳极限σ-1未喷丸σ-1σ-1增幅(mm) (MPa) (MPa) (%)7 0.12 256.8 177.6 44.68 0.05 255.7 214.7 19.1图1为喷丸处理的各组试件的S-N曲线，其中1是镀快速镍0.12mm，未喷丸试件的S-N曲线;2是基体S-N曲线;3是先镀后喷玻璃丸试件S-N曲线;4是先喷钢丸试件的S-N曲线。由图1曲线及实施例可见刷镀前或刷镀后采用喷丸强化工艺均可提高刷镀层材料的疲劳强度。但是两者的作用机制是不完全相同的。镀后喷丸处理，主要是阻止镀层中裂纹的萌生扩展;镀前喷丸处理宜用较大的喷丸强度，以造成较深的压应力层，使基体本身的疲劳强度有较大的提高。在喷丸后的基体上刷镀，镀层上的裂纹、类裂纹仍是导致基体开裂的诱发源，但由于基体的疲劳抗力较高，裂纹进入后或成为不扩展裂纹或降低了扩展速度，从而提高了疲劳极限或疲劳寿命。
滚压实施例一的滚压参数试件转速400r/min，滚压走刀量0.35mm/r，滚压余量20μm。对镀层厚度为0.05、0.12、0.2mm的试件9-11，实施滚压处理后其疲劳极限结果序号镀层厚度未滚压σ-1滚压后σ-1疲劳强度增幅(mm) (MPa) (MPa) (%)9 0.05 214.7 219.6 2.310 0.12 179.8 224.7 25.011 0.2 174.7 236.8 35.5滚压实施例二的滚压参数试件转速450r/min，滚压走刀量0.30mm/r，滚压余量25μm。对镀层厚度为0.05、0.12、0.2mm的试件12-14，实施滚压处理后其疲劳极限结果序号镀层厚度未滚压σ-1滚压后σ-1疲劳强度增幅(mm) (MPa) (MPa) (%)12 0.05 214.7 223.8 4.213 0.12 179.8 229.7 27.814 0.2 174.7 238.4 36.5从以上结果可以看出，随着镀层厚度t的增加，滚压对疲劳强度的提高越有效。基本变化规律见图2。由图3可以看出，受同一滚压强度的电刷镀试件，随镀层厚度增加其疲劳寿命也相应增加。图4表明电刷镀试件经滚压后基本上清除了镀层上的拉应力，且随镀层的厚度增加，压应力也逐渐增加。
虽然镀层厚度越大，材料疲劳强度降低越多，然而镀层厚度越大滚压对材料疲劳强度和寿命的提高越好。在一定范围内，滚压强度越大，疲劳强度提高的幅度越大。
权利要求
1.一种提高电刷镀构件疲劳寿命的方法，其特征是对电刷镀构件采用喷丸或滚压工艺①刷镀快速镍后喷丸工艺的参数玻璃弹丸直径0.15～0.25mm，大气压力15～30Pa，喷射距离150～300mm，喷丸强度f=0.1A～0.2A；②喷丸后再刷镀快速镍工艺的参数钢弹丸直径0.8～1.0mm，大气压力20～30Pa，喷射距离180～250mm，喷丸强度f=0.25～0.35A；③滚压工艺参数试件转速370～470r/min，滚压轮走刀量0.30～0.40mm/r，滚压余量为10～30μm。
全文摘要
本发明涉及一种提高电刷镀疲劳构件使用寿命的方法。电刷镀是一种广泛应用的表面工程技术，但刷镀后构件的疲劳寿命有明显的降低(约30％)，其主要原因是镀层内存在大量的裂纹和类裂纹，镀层内应力数值很高且呈拉应力状态。本发明采用喷丸或滚压工艺对其表面进行冷作硬化处理，并提出了这两种工艺的参量。从而使用本方法可使刷镀层和基体表面产生压应力层，使材料刷镀后的疲劳寿命比原来未刷镀构件的寿命略高。
文档编号C25D5/12GK1081474SQ9210587
公开日1994年2月2日 申请日期1992年7月23日 优先权日1992年7月23日
发明者杨广里 申请人:北方交通大学