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CN110900314A - 用于处理金属物体的表面的方法 - Google Patents

用于处理金属物体的表面的方法 Download PDF

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Abstract

公开的是用于处理金属物体、特别是金属圈的表面的方法，所述方法包括使用研磨体对所述金属物体的至少一个表面进行无膏式滑动研磨的步骤。

Description

用于处理金属物体的表面的方法
技术领域
本发明涉及根据方案1的前序部分的用于处理金属物体的表面的方法，特别的是，处理用于车辆手动变速器以及双离合变速器的同步的金属圈的表面的方法。
背景技术
在变速器等的轴承中使用的各种金属物体(例如，金属圈)要求如下被精细处理过的表面：该表面满足所要求的摩擦参数。例如，在同步变速器中，使用与铜圈接触的金属圈，特别是钢圈。这些金属圈要求与铜圈接触的表面在与铜圈的磨损方面维持得低。这通过使表面具有对于能够保持润滑剂而言足够粗糙的形貌来实现。
迄今为止，该金属圈的表面的所要求形貌是通过复杂且成本密集的珩磨产生。然而，对于已经通过珩磨处理过的金属圈，由于表面结构的峰会通过金属圈与铜圈之间的接触而最先被研磨掉，所以摩擦值在使用过程中会因金属圈与铜圈之间的接触而改变。摩擦值或摩擦系数的在使用该金属圈的变速器的最初大约100次换挡循环时产生的该改变称作绿色可换挡性(green shiftability)。此外，峰的被研磨掉还会导致铜圈的磨损。
作为一种选择，可以使用通常比珩磨更有利的滑动研磨方法。“滑动研磨”应当理解为用于表面处理的方法，其中将待处理的工件与研磨体(所谓的碎片(chip))和作为散状材料(bulk material)的膏状或糊状粘接剂的引入容器。膏状粘接剂由精细的硬颗粒构成，除了研磨体以外，其也被加到处理水中。归因于容器的移动，会在工件与研磨体之间产生相对移动，该移动会致使工件上的材料去除。除了其它以外，通过所使用的研磨体调整工件的表面外观。
使用该滑动研磨方法会得到金属圈的实现与涂覆有钼的铜圈接触的功能性摩擦和磨损值的表面的品质。然而，由于通过滑动研磨方法实现的表面是实质上平滑的，所以润滑剂难以粘附在该表面，并且金属圈与相邻表面(例如，未被涂覆的铜表面)之间会产生直接金属接触。尤其是当相邻表面是比金属圈软的铜表面时，表面之间的直接接触可能会导致铜表面非常高的磨损，并且可能会不期望地缩短它们的使用期限。
发明内容
因此，本发明的目的是提供用于处理金属物体、特别是金属圈的表面的方法，通过该方法，对于与铜表面的接触。能够实现最优的摩擦，同时能够实现最小的磨损。
该目的通过根据方案1的用于处理金属物体、特别是金属圈的表面的方法而实现。
该方法用于使用在轴承或变速器中的金属物体(例如，金属圈)的精细处理。金属物体或金属圈可以由特别是钢(例如，硬化钢)构成。如上所述，由钢制成的金属圈通常与铜表面接触。在这里，为了在提供功能上所需的摩擦值的同时，将铜表面的磨损维持得低，对金属物体进行滑动研磨步骤。
在这里，对金属物体的至少一个表面滑动研磨。为了实现特别良好、即最优的表面形貌，利用研磨体以无膏试滑动研磨执行滑动研磨。这意味着，与现有滑动研磨方法相比，省略了研磨膏。具体而言，本发明人已经发现，归因于研磨膏的省略，表面的峰是平滑的，但是同时在表面结构中保持了足够的刻痕，以实现表面的最优形貌。“最优形貌”是指，一方面，润滑剂能够粘附于该表面，另一方面，表面结构的峰已经被磨损掉。以这种方式，与峰被最先磨损掉或润滑剂难以粘附的现有方法相比，在刚开始使用和遍及整个使用期限两者，均能够获得实质上相同的摩擦值。
因而，一方面，通过使峰先变平滑，能够实现更均匀的摩擦值，另一方面，归因于“被结构化”、即完全平滑的表面，润滑剂能够更好地粘附于金属物体的表面。由此，改善了所需的散热。归因于摩擦值的减小波动，在被润滑的状态下，减轻了表面的局部加热，进而减轻了表面的边缘-层反应(edge-layer reaction)。
此外，包括如上所述的滑动研磨的方法具有如下优点：由于该方法就其自身而言能够以有利的方式实施，并且无需珩磨，所以与珩磨方法相比，能够降低成本。同时，已经发现，与变速器中的通过珩磨方法处理的金属圈相比，借助于被如上所述处理的圈，改善了绿色可换挡性，即改善了在变速器的最初大约100次换挡循环时的摩擦系数的波动。
所使用的研磨体(所谓的碎片)可以具有任意期望的形状。例如，研磨体可以被构造成圆形、方形或锥形。特别的是，碎片可以由陶瓷材料制成。
根据一个实施方式，执行滑动研磨的步骤，直到实现材料峰的预定减小为止。然而，与在足够长的处理持续时间之后借助于膏所实现的一样，在实现像镜面那样的平滑表面之前，不对金属物体滑动研磨。
特别的是，表面形貌在两个接触着的表面的相对移动方向上可以具有所谓的Rsk值，例如针对相对于彼此旋转的圈的Rskx，其大于或等于-0.25。Rsk值限定振幅密度曲线的非对称性，其中负值表示表面具有良好承载行为，正值表示轮廓具有高比例的轮廓峰。此外，表面形貌可以由0.3-1.35的Rk值、0.05-0.4的Rpk值、0.2-1.2的Rvk值和0.1-0.4的Ra值限定。Rk限定核心粗糙度深度，Rpk限定所减小的峰高，Rvk限定所减小的刻痕深度，Ra限定平均粗糙度。Rpk值越高表示峰越陡峭，Rvk值越高表示刻痕越深，Rk值越高表示轮廓具有较少的峰和刻痕。Rpk+Rk+Rvk的合得到表面的粗糙度深度，即表面的最高的峰距最深的谷的距离。利用单个特征的组合，确认的是，与粗糙度相关的所减小的峰、剩余的刻痕、相应的比例和突起的整体尺寸的相互作用能够获得功能上最优的形貌。
直至现在，滑动研磨方法通常需要大于两个小时，其中该时间段包括具有研磨体和膏的滑动研磨自身以及用于去除研磨体和膏的冲洗两者。与这些现有的滑动研磨方法相比，如这里使用的滑动研磨可以在0.8小时至1.2小时的缩短的时间段执行。特别的是，执行新的滑动研磨1小时(carried out over a period of 1hour)。在这里，滑动研磨的步骤也包括研磨自身和对金属物体的冲洗两者，然而其中仅冲走研磨体以及工件和研磨体的被去除部分。例如，可以执行研磨0.8小时，可以执行随后的冲洗0.2小时。
如上所述，如在本文中描述的，滑动研磨与对金属物体的诸如重新成形、硬车削或研磨等的在先机械处理的步骤直接相连(directly adjoin)。因而，省略了对金属物体的珩磨，由此特别的是，能够降低制造成本。
根据另一方面，提出特别可以是金属圈的金属物体。金属物体的表面被如上所述的方法处理过，以便获得所限定的表面形貌。
其它优点和有利的实施方式记载在说明书、附图和权利要求书中。在这里，特别的是，记载在说明书和附图中的特征的组合仅是示例性的，使得特征还以其它方式单独或组合地存在。
附图说明
在下文中，将使用描绘在图中的示例性实施方式更详细地描述本发明。在这里，示例性实施方式和示例性实施方式中示出的组合纯碎是示例性的，并且不旨在限定本发明的范围。该范围仅由所附权利要求书限定。
图1示出了用于处理金属物体的表面的方法的示意性顺序。
附图标记说明
101-102方法步骤
具体实施方式
在下文中，用相同的附图标记表示相同或在功能上等同的要素。
图1示出了用于处理金属物体表面的方法。该方法包括对金属物体进行粗处理(raw processing)的第一步骤101。在该步骤中，金属物体接收其粗略形状例如作为金属圈。金属物体可以由特别是钢(例如，硬化钢)构成。在使用在变速器中的情况下，由钢制成的金属圈例如能够与铜圈组合使用。由于铜比钢软，所以钢圈与铜圈之间的接触会导致铜圈的磨损。
为了将相邻铜表面的磨损维持得低，在步骤102中，在诸如重新成形(reshaping)、硬车削(hard turning)或研磨(grinding)等的在先机械处理(previous mechanicalprocessing)之后，在不进行现有的珩磨步骤(previous honing step)的情况下，直接对金属圈进行滑动研磨(slide-grinding)。
在这里，对金属圈的表面滑动研磨。为了实现如下表面，利用研磨体以无膏式滑动研磨(pasteless slide-grinding)执行滑动研磨：对于润滑剂的粘附是最优的，同时不具有在使用时最先被研磨掉(即，导致相邻表面磨损)的峰(peak)。这意味着，省略了研磨膏。由此，具体而言，金属圈的表面的峰是平滑的(smooth)；同时，在表面结构中保持了足够的刻痕(scoring)，使得润滑剂能够粘附。以这种方式，能够实现的是，与现有方法相比，对于整个使用期限，特别是在表面与未被涂覆的铜表面接触的情况下，摩擦值是最优的。归因于该受控的摩擦值，还减轻了所接触的铜表面的磨损。
在滑动研磨时使用的研磨体可以具有任意期望的形状，并且可以被构造成例如圆形、方形或锥形。研磨体可以由陶瓷材料构成。
执行步骤102的无膏式滑动研磨，直到实现预定的表面形貌(surfacetopography)为止。为此，对于滑动研磨的所需持续时间，可以使用经验值(experiencevalue)。作为一种选择，可以在滑动研磨期间监测表面形貌，并且可以在实现预定值之后立即停止处理。特别的是，仅表面外形的峰在这里是平坦的，然而不对金属圈滑动研磨，直到实现完全平滑的表面为止。特别的是，表面形貌可以具有大于或等于-0.25的Rsk值。
步骤102可以执行0.8小时至1.2小时，并且可以包括研磨自身和从金属物体冲洗掉研磨体两者。例如，可以执行研磨0.8小时，可以执行随后的冲洗0.2小时。
总之，提供了用于处理金属物体(特别是金属圈)的表面的方法。在这里，通过无膏式滑动研磨来对表面进行处理，由此获得了如下表面结构：与现有方法相比，使用该表面结构，能够实现被处理过的表面与例如未被涂覆的铜表面的最优接触，进而能够以同时使表面的磨损最小化而实现改善的功能。

Claims (9)

1.一种用于处理金属物体、特别是金属圈的表面的方法，其特征在于，所述方法包括利用研磨体对所述金属物体的至少一个表面进行无膏式滑动研磨。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，执行所述滑动研磨的步骤，直到实现预定的表面形貌为止。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述表面形貌的Rsk值大于或等于-0.25。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述表面形貌的Rk值在0.3和1.35之间、Rpk值在0.05和0.4之间、Rvk值在0.2和1.2之间和/或Ra值在0.1和0.4之间。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，执行所述滑动研磨的步骤0.8小时至1.2小时，特别是1小时。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述滑动研磨的步骤包括对所述金属物体的研磨和冲洗。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述滑动研磨的步骤与对所述金属物体的在先机械处理的步骤直接相接。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述金属物体由钢构成，特别是由硬化钢构成。
9.一种金属物体，特别是金属圈，其被根据前述权利要求中任一项所述的方法处理过。
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