一种螺栓类零件光杆表面碳化钨喷涂及磨削工艺方法与流程

1.本发明涉及金属机械加工技术领域，尤其涉及一种螺栓类零件光杆表面碳化钨喷涂及磨削工艺方法。


背景技术：

2.直升机旋翼动部件是直升机的核心部件，产生直升机飞行所必需的升力、拉力和操纵力，集多项功能于一身，飞行时一些关键部位的连接螺栓常常承受高频复杂载荷，易发生磨损或变形，导致螺栓出现寿命短、可靠性低问题。随着新型直升机的发展要求，对于旋翼动部件关键部位的连接螺栓提出了更高服役寿命的要求，为了解决螺栓表面耐磨性问题，提高使用寿命，通过对螺栓光杆表面进行热喷涂wc-co涂层，该工艺相比传统的镀铬工艺(耐磨要求)具有无氢脆、结合力高、耐磨性好、环保等优点。
3.wc-co涂层硬度较高，一般采用金刚石砂轮进行磨削，根据不锈钢磨削经验参数对螺栓表面碳化钨涂层进行磨削，磨削后表面质量较差，且通过表面磁粉探伤检测，表面存在磁粉显示存在拉应力，而拉应力对螺栓的疲劳性能是有害的，导致螺栓疲劳性能下降。传统喷涂工艺及磨削工艺，在螺栓光杆表面喷涂碳化钨前未进行喷丸，会导致螺栓机体强度偏弱，磨削过程中未区分粗磨、精磨；及对应的砂轮，磨削过程中工艺参数对最终磨削效果造成较大影响。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供螺栓类零件光杆表面碳化钨喷涂及磨削工艺方法，该发明可以保证涂层表面质量及光杆尺寸精度要求，提高螺栓表面耐磨性能及疲劳性能，降低螺栓使用维护成本，保证飞行安全。
5.本发明的目的采用如下技术方案实现：
6.一种螺栓类零件光杆表面碳化钨喷涂及磨削工艺方法，包括以下步骤：
7.s1：将螺栓光杆表面磨削至相应尺寸，使粗糙度ra0.8μm；
8.s2：对螺栓光杆进行喷丸，提高螺栓光杆基体疲劳强度；
9.s3：对螺栓光杆表面进行均匀喷砂处理，吹砂后在2小时以内进行碳化钨喷涂，提高碳化钨涂层与基体的结合力；
10.s4：将螺栓放在超音速火焰喷涂设备上，通过高压将燃料和氧气进行喷射，在喷嘴外燃烧，高压气体将粉末颗粒从喷嘴的内轴向送进，然后燃烧的火焰由喷嘴外部空气罩中的压缩气体进行压缩并加速，最终熔融的粉末喷涂在挤压芯棒表面上；
11.s5：将碳化钨喷涂后的螺栓装夹在外圆磨床上，采用金刚石砂轮对螺栓碳化钨区域进行粗磨，使螺栓表面粗糙度达到ra0.6μm～ra0.8μm，碳化钨涂层磨削去除量为0.13～0.15mm；
12.s6：采用金刚石砂轮对螺栓碳化钨区域进行进行精磨，磨削后表面粗糙度达到ra0.3μm～ra0.5μm，碳化钨涂层磨削量为0.04～0.06mm；
13.s7：采用金刚石抛光带或金刚石研磨膏对碳化钨区域挤压部位进行抛光，表面粗糙度达到ra0.1μm～ra0.2μm，抛光量为0.01mm，光杆直径达到最终尺寸要求；
14.s8:检测螺杆光杆的直径、表面粗糙度以及表面应力。
15.优选的，步骤s2中喷丸强度为0.3mma～1mma，喷丸时间1～3min/cm2。
16.优选的，步骤s5中金刚石砂轮的砂粒目数为150#～300#，磨削液为不含氯、硫和重金属的油性磨削液。
17.优选的，步骤s6中金刚石砂轮的砂粒目数为800#～1000#。
18.优选的，所述金刚石砂轮为树脂结合剂金刚石砂轮。
19.优选的，步骤s5处理时金刚砂带的横向移动速度为10mm/s，金刚砂带对涂层的压力为0.18mpa～0.2mpa。
20.优选的，步骤s6处理时金刚砂带的横向移动速度为5mm/s，金刚砂带对涂层的压力为0.15mpa～0.18mpa。
21.优选的，步骤s5或s6的处理时间一般为1min～30min。
22.优选的，步骤s8中采用千分尺测量螺栓光杆直径是否达到尺寸要求，采用粗糙度仪检测螺栓表面粗糙度是否满足粗糙度要求，采用荧光磁粉探伤检测光杆表面是否有应力。
23.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
24.本发明既保证了螺栓基体强度，又提高了螺栓光杆表面的耐磨性能及疲劳性能，使得螺栓的使用寿命显著提升，降低了使用维护成本。经过试验证明，采用本发明后，螺栓表面粗糙度能达到ra0.2μm，尺寸精度可以控制在6级精度，螺栓疲劳寿命可提高30％以上。
25.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
26.图1为螺栓光杆表面磨削尺寸图；
27.图2为螺栓光杆喷丸区域图；
28.图3为碳化钨喷涂区域图。
具体实施方式
29.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，
可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.将螺栓光杆表面磨削至尺寸要求，同时保证粗糙度ra0.8μm，如图1所示；对螺栓光杆进行喷丸，喷丸强度按照相关标准进行选择，如图2所示；对螺栓光杆表面进行均匀喷砂处理，不允许有漏喷，吹砂后必须在2小时以内进行喷涂，若吹砂处理后不立即进行喷涂，则必须用洁净材料包裹零件，喷涂之前的停留时间超过2小时或表面已被污染，重新进行吹砂处理；将螺栓放在超音速火焰喷涂设备上，通过高压将燃料和氧气进行喷射，在喷嘴外燃烧，高压气体将粉末颗粒从喷嘴的内轴向送进，然后燃烧的火焰由喷嘴外部空气罩中的压缩气体进行压缩并加速，最终熔融的粉末喷涂在了挤压芯棒表面上，喷涂厚度为 0.5mm，涂层要求厚度为0.3mm，如图3所示；按照粗加工-热处理-精加工典型工艺流程对挤压芯棒进行加工，结构尺寸根据实际挤压孔的尺寸进行确定；将碳化钨喷涂后的螺栓装夹在外圆磨床上，首先采用砂粒目数为150#～300#的金刚石砂轮(金刚石砂轮为树脂结合剂金刚石砂轮)对螺栓wc-co区域进行粗磨，处理时金刚砂带的横向移动速度为10mm/s，金刚砂带对涂层的压力为 0.18mpa～0.2mpa，处理时间一般为1min～30min。磨削液选用不含氯、硫和重金属的油性磨削液，磨削后表面粗糙度达到ra0.6μm～ra0.8μm，wc-co涂层磨削去除量为0.13～0.15mm，然后采用砂粒目数为800#～1000#的金刚石砂轮对螺栓wc-co区域进行进行精磨，处理时金刚砂带的横向移动速度为5mm/s，金刚砂带对涂层的压力为0.15mpa～0.18mpa，处理时间一般为1min～30min。磨削后表面粗糙度达到ra0.3μm～ra0.5μm，wc-co涂层磨削量为0.04～ 0.06mm，最后采用金刚石抛光带或金刚石研磨膏对wc-co区域挤压部位进行抛光，表面粗糙度达到ra0.1μm～ra0.2μm，抛光量为0.01mm，光杆直径达到最终尺寸要求；采用千分尺测量螺栓光杆直径是否达到尺寸要求，采用粗糙度仪检测螺栓表面粗糙度是否满足粗糙度要求，采用荧光磁粉探伤检测光杆表面是否有应力。该工艺既保证了螺栓基体强度，又提高了螺栓光杆表面的耐磨性能及疲劳性能，使得螺栓的使用寿命显著提升，降低了使用维护成本。经试验证明，采用本发明后，螺栓表面粗糙度能达到ra0.2μm，尺寸精度可以控制在6 级精度，螺栓疲劳寿命可提高30％以上。
33.进一步的，喷丸强度为0.3mma～1mma，喷丸时间1～3min/cm2。
34.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。