钛合金齿轮服役性能演变规律和不同工况下的失效机制、高性能钛合金齿轮的精度和尺寸可控加工制备技术、钛合齿轮耐磨性能和抗接触疲劳寿命大幅提升的表面强化技术

进行中 宁波市 其他 智能制造装备

项目编号: JG2021110514183864713

技改单位: 余姚市****司

联系方式: 158****2127 报名可见

联系人: 郎**

发布时间: 2021-11-05

截止时间: 长期有效

项目地址: 浙江省 宁波市 余姚市 余姚市大隐镇大隐村

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项目描述

通过对钛合金齿轮材料-结构-功能一体化的理论分析和试验研究,获得典型典型钛合金齿轮产品设计选材准则,并选出适合户外电动助力变速齿轮用的钛合金材料;通过全过程、变量控制法研究加工工艺对钛合金齿轮几何要素和结构要素的影响规律,获得高性能钛合金齿轮的精度和尺寸可控加工制备技术;基于等离子合金化技术,在钛合金表面制备具有冶金结合的耐磨改性层,有效提高钛合齿轮耐磨性能和抗接触疲劳寿命。针对高端齿轮对高精度、高强度耐磨钛合金的研发需求,本项目拟首先通过研究高端齿轮极端工况和正常工况下接触界面动力学理论及服役性能调控方法、材料-结构-功能一体化的设计制造理论和方法,获得典型高性能齿轮用钛合金材料选用的基本原则。基于现有72种牌号钛合金性能特点,选用2种适合高端齿轮应用的钛合金材料。

针对高端齿轮对精度、加工表面和齿面结构的苛刻要求,研发多轴多联动、高精度的自动化智能数控齿轮加工机床,通过控制变量法研究齿轮加工全过程的核心要素对成品齿轮精度、尺寸和表面质量的影响规律,突破高端齿轮形状精度与高质量表面加工、热处理性能调控等关键技术;

针对新型齿轮材料的表面改性需求,首先基于第一性原理,研究设计出可有效提高钛合金齿轮耐磨性能的合金渗镀层结构;通过分析等离子合金化工艺参数对耐磨改性渗镀层的结构及组织影响机制,获得耐磨改性渗镀层等离子原位合金化制备的最优工艺,开发出适用于钛合金齿轮表面强化的等离子原位强化技术。

基于以上研究形成具有自主知识产权的钛合金齿轮设计标准,开发一套山地电动自行车变速器用高端齿轮传动装置和相关制备技术原型。

预期目标:

1.开发的高端电动自行车变速器的用钛合金齿轮齿面硬度不小于HRC60,表面接触疲劳强度不低于600MPa,能通过不少于齿轮产品耐久试验300小时(1500rpm)。

2.研制出一种适用于变载荷及高振动工况齿轮的制造技术,加工精度可达0.005mm。

3.开发出一种合适钛合金表面强化的等离子表面改性技术,钛合金表面强化层不小于100μm,尺寸变化范围小于3μm。

4.搭建一套齿轮自动化智能精密加工装置,较传统加工设备效率提高30%。

5.预期发表论文3篇以上,预计申请国家发明专利5-10项。

通过以上技术开发,研制出高端电动自行车变速器用高端齿轮传动装置各一套,填补国际市场空白,出口国外市场,提高企业营业额和市场竞争力。

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