[发明专利]一种电弧等离子体表面织构化热处理强化工艺方法

说明书

本发明提供一种对工件表面进行等离子体表面织构化热处理强化工艺方法。通过控制电弧等离子体束的扫描速度，使工件表面无需热处理强化的区域具有较大的扫描速度，而需要热处理强化的区域具有较小的扫描速度，实现对工件的表面织构化热处理。其方法包含以下步骤：步骤一：确定表面织构化热处理强化所需的工艺参数；步骤二：固定工件位置；步骤三：设定电弧等离子体发生器的初始位置；步骤四：编写电弧等离子体发生器的位置和速度控制程序；步骤五：开启并调试电弧等离子体发生器；步骤六：调用已编写完的程序并启动自动运行按钮。

技术领域

本发明涉及一种等离子体电弧等离子体表面织构化热处理强化工艺方法，可以对工件表面进行织构化热处理，以提高工件表面的硬度和耐磨性能。

背景技术

现有等离子体表面热处理工艺，多为对工件表面进行整体式的热处理，虽然能有效提高工件的硬度和耐磨性，但由于淬硬层硬度与基材硬度差距过大，在交变载荷作用下容易引起表面裂纹甚至表面整块剥落。而采用表面织构化热处理强化的工艺，不仅能提高工件的硬度和耐磨性，而且在交变载荷作用下具有比整体式热处理更高的疲劳抗性。

现有的等离子体表面离散化热处理工艺，多采用外部气流吹断等离子体束的方法来实现工件的表面离散化热处理。其热处理后工件表面形成的织构化形式多为点状，所以该热处理工艺方法具有织构化形式单一的缺点。因此本发明提供了一种等离子体表面织构化热处理强化工艺方法，可以实现任意形式的表面织构化热处理，而且该方法具有简单可行、应用便捷、可控性好等优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种电弧等离子体对工件表面进行织构化热处理强化工艺方法，可以对工件表面进行织构化热处理，达到提高工件硬度和耐磨性能的效果。

本发明采用的技术方案是：构造一种电弧等离子体表面织构化热处理强化工艺方法，包括以下步骤：

步骤一：确定表面织构化热处理强化所需的工艺参数；

步骤二：固定工件位置；

步骤三：设定电弧等离子体发生器的初始位置；

步骤四：编写电弧等离子体发生器的位置和速度控制程序；

步骤五：开启并调试电弧等离子体发生器；

步骤六：调用已编写完的程序并启动自动运行按钮。

本发明所述的电弧等离子体表面织构化热处理强化工艺方法中，所述步骤一确定表面织构化热处理强化所需的工艺参数的具体方法为：Ⅰ)制定热处理强化目标，主要包含：根据工件材料所需力学性能参数，确定热处理后材料的组织场和相变组织的空间分布形式，即织构化形式；Ⅱ)使用有限元分析软件，对给定等离子体束扫描速度、等离子体发生器与工件的距离、等离子体发生器功率等工艺参数，仿真处理后处理区域任意位置的温度变化曲线，结合材料的CCT曲线预测处理后材料的组织场和相变组织的空间分布形式； Ⅲ)通过迭代改变工艺参数并进行仿真最终得到满足热处理目标的电弧等离子体表面织构化热处理工艺参数。

本发明所述的电弧等离子体表面织构化热处理强化工艺方法中，所述步骤二固定工件位置的具体方法为：Ⅰ)将工件移动到预定热处理工位，使用夹具将其固定；Ⅱ)标记工件热处理开始端为A位置，热处理结束端为B位置，并在A点建立坐标系，所述坐标系X轴的正方向由A指向B，Z轴方向为垂直工件表面从A竖直指向工件内部，Y轴方向由右手法则确定。

本发明所述的电弧等离子体表面织构化热处理强化工艺方法中，所述步骤三设定电弧等离子体发生器的初始位置的具体方法为:Ⅰ)将电弧等离子体发生器运行至A位置上方；Ⅱ)根据步骤一所得的表面织构化热处理强化工艺参数，调整电弧等离子体发生器出口与A位置的相对位置，并标记此时电弧等离子体发生器出口位置为C位置；Ⅲ)将电弧等离子体发生器沿X轴负方向移动X₁，保证步骤五调试电弧等离子体发生器时不会对工件进行预先热处理；Ⅳ）设定此时的电弧等离子体发生器位置为后续编程零点。