未經(jīng)處理的輕微磨損區(qū)相比于未經(jīng)處理的嚴(yán)重磨損區(qū)在單位時(shí)間內(nèi)的失 重量減少9. 4% ;在導(dǎo)軌的嚴(yán)重磨損區(qū)和輕微磨損區(qū)的硬度梯度為70〈AHV〈100,應(yīng)力梯度 為180〈Ae〈275時(shí)，未經(jīng)處理的輕微磨損區(qū)相比于未經(jīng)處理的嚴(yán)重磨損區(qū)在單位時(shí)間內(nèi) 的失重量減少13.5% ;在導(dǎo)軌的嚴(yán)重磨損區(qū)和輕微磨損區(qū)的硬度梯度AHV>100,應(yīng)力梯度 Ae>275時(shí)，未經(jīng)處理的輕微磨損區(qū)相比于未經(jīng)處理的嚴(yán)重磨損區(qū)在單位時(shí)間內(nèi)的失重量 減少19.8%。因此本發(fā)明將輕微磨損區(qū)加工形成抗磨損性能提高較小的仿生表面，而嚴(yán)重 磨損區(qū)加工形成抗磨損性能提高較大的仿生表面。利用兩種抗磨損性能不同的仿生表面的 組合以提高整體導(dǎo)軌表面的抗磨損性能，與此同時(shí)使表面的抗磨損性能均勻一致。
[0043] 為了使報(bào)廢的鑄鐵導(dǎo)軌表面抗磨損性能均勻一致，利用激光，在導(dǎo)軌表面加工出 兩種抗磨損性能不同的仿生表面，即為特定的耦合有兩種間距變化的多結(jié)構(gòu)異距雙耦元仿 生單元體的仿生表面，并沿著刀具工作方向分布于導(dǎo)軌表面的輕微磨損區(qū)和嚴(yán)重磨損區(qū)。 通過(guò)磨損實(shí)驗(yàn)得出，控制輕微磨損區(qū)中的條狀仿生耦元11(或網(wǎng)狀仿生耦元21)的間距As 為6~10mm，深度AhS0. 3~0. 5mm較為合理，而后主要通過(guò)調(diào)整嚴(yán)重磨損區(qū)中的條狀仿 生耦元11 (或網(wǎng)狀仿生耦元21)的間距Bs及深度Bh，從而保證經(jīng)過(guò)多結(jié)構(gòu)異距仿生表面加 工后的導(dǎo)軌表面中輕微磨損區(qū)和嚴(yán)重磨損區(qū)的抗磨損性能保持均勻一致。
[0044] 假設(shè)嚴(yán)重磨損區(qū)的仿生表面中第一仿生耦元的間距為X，嚴(yán)重磨損區(qū)域的仿生表 面試樣的失重量相對(duì)該區(qū)域表面未經(jīng)處理試樣的失重量減少Y(X100% )，根據(jù)磨損試驗(yàn) 所得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行線性擬合可以得到X與Y之間的關(guān)系式，然后可以根據(jù)該關(guān)系式對(duì) 嚴(yán)重磨損區(qū)中的條狀仿生耦元11 (或網(wǎng)狀仿生耦元21)的間距Bs及深度Bh進(jìn)行調(diào)整，且 條狀仿生耦元11表面的間距變化與網(wǎng)格狀仿生耦元21表面的間距變化間的略微差異可 忽略不計(jì)。以條狀仿生耦元為例，假設(shè)嚴(yán)重磨損區(qū)的仿生表面中條狀仿生耦元11的間距 為X，嚴(yán)重磨損區(qū)域的仿生表面試樣的失重量相對(duì)該區(qū)域表面未經(jīng)處理試樣的失重量減少 Y(X100%)。則通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以得到X與Y之間的關(guān)系式：Y= -0. 075x+0. 9598。當(dāng)導(dǎo)軌的 嚴(yán)重磨損區(qū)和輕微磨損區(qū)的硬度梯度為AHV〈70,應(yīng)力梯度為Ae〈180,未經(jīng)處理的輕微 磨損區(qū)相比于未經(jīng)處理的嚴(yán)重磨損區(qū)在單位時(shí)間內(nèi)的失重量減少9. 4%。此時(shí)，在輕微磨損 區(qū)制備使該區(qū)域具有最佳抗磨損性能的條狀仿生耦元11，該條狀仿生耦元11的間距為As， 然后測(cè)定具有該間距條狀仿生表面式樣的輕微磨損區(qū)在單位時(shí)間內(nèi)的失重量，得到輕微磨 損區(qū)的條狀仿生表面試樣的失重量相對(duì)該區(qū)域表面未經(jīng)處理試樣的失重量減少值Yas，則可 以利用公式Y(jié)bs= -0. 075As+0. 9598,和公式Y(jié)BS-YAS= 9. 4,得到此時(shí)嚴(yán)重磨損區(qū)中條狀仿 生耦元11的間距&與嚴(yán)重磨損區(qū)中條狀仿生耦元11的間距As之間需滿足的關(guān)系式：BS =As-L2 (mm);當(dāng)導(dǎo)軌的嚴(yán)重磨損區(qū)和輕微磨損區(qū)的硬度梯度為70〈AHV〈100,應(yīng)力梯度為 180〈Ae〈275時(shí)，未經(jīng)處理的輕微磨損區(qū)相比于未經(jīng)處理的嚴(yán)重磨損區(qū)在單位時(shí)間內(nèi)的失 重量減少13. 5%。同理，可以得到此時(shí)嚴(yán)重磨損區(qū)中的條狀仿生耦元11的間距Bs與嚴(yán)重 磨損區(qū)中條狀仿生耦元11的間距As之間需滿足的關(guān)系式：BS=As-L8(mm);當(dāng)導(dǎo)軌的嚴(yán)重 磨損區(qū)和輕微磨損區(qū)的硬度梯度AHV>100,應(yīng)力梯度Ae>275時(shí)，未經(jīng)處理的輕微磨損區(qū) 相比于未經(jīng)處理的嚴(yán)重磨損區(qū)在單位時(shí)間內(nèi)的失重量減少19.8%。同理，可以得到此時(shí)嚴(yán) 重磨損區(qū)中的條狀仿生耦元11的間距&與嚴(yán)重磨損區(qū)中條狀仿生耦元11的間距As之間 需滿足的關(guān)系式：BS=As-2. 6 (mm)。
[0045] 由于嚴(yán)重磨損區(qū)的仿生表面中條狀仿生耦元11的間距x與仿生表面試樣的失重 量相對(duì)該區(qū)域表面未經(jīng)處理試樣的失重量減少值Y的關(guān)系式是通過(guò)實(shí)驗(yàn)擬合得到的，該關(guān) 系式會(huì)存在一定的誤差，因此通過(guò)調(diào)整條狀仿生耦元11的間距后，兩個(gè)區(qū)域的抗磨損性能 仍有略微差距，為了進(jìn)一步獲得抗磨損性能均勻一致的仿生表面，本實(shí)驗(yàn)還利用調(diào)整嚴(yán)重 磨損區(qū)中條狀仿生耦元11的深度Bh來(lái)完成。假設(shè)嚴(yán)重磨損區(qū)的仿生表面中條狀仿生耦元 11的深度為a，嚴(yán)重磨損區(qū)域的仿生表面試樣的失重量相對(duì)該區(qū)域表面未經(jīng)處理試樣的失 重量減少b(X100% )。則通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以得到a與b之間的關(guān)系式：b= -0. 007a+0. 3738。 當(dāng)導(dǎo)軌的嚴(yán)重磨損區(qū)和輕微磨損區(qū)的硬度梯度為AHV〈70,應(yīng)力梯度為Ae〈180,經(jīng)過(guò)調(diào) 整間距后的仿生表面的輕微磨損區(qū)相比于嚴(yán)重磨損區(qū)在單位時(shí)間內(nèi)的失重量減少〇. 4%。 以獲得最佳抗磨損性能表面為準(zhǔn)選取輕微磨損區(qū)處的條狀仿生耦元深度4后，在輕微磨 損區(qū)制備間距為As，深度為Ah的條狀仿生耦元，測(cè)定失重量后，得到輕微磨損區(qū)的條狀仿 生表面試樣的失重量相對(duì)該區(qū)域表面未經(jīng)處理試樣的失重量減少值Yah。根據(jù)關(guān)系式Y(jié)bh =-0. 007Bh+0. 3738,Ybh-Yah= 0. 4,可以得到嚴(yán)重磨損區(qū)中條狀仿生耦元11的深度B"需 滿足：BH=AH+0. 57 (mm);當(dāng)導(dǎo)軌的嚴(yán)重磨損區(qū)和輕微磨損區(qū)的硬度梯度為70〈AHV〈100， 應(yīng)力梯度為180〈A e〈275時(shí)，經(jīng)過(guò)調(diào)整間距后的仿生表面的輕微磨損區(qū)相比于嚴(yán)重磨損 區(qū)在單位時(shí)間內(nèi)的失重量減少13. 5%，則嚴(yán)重磨損區(qū)中的條狀仿生耦元11的深度仏需 滿足：Bh=Ah (mm);當(dāng)導(dǎo)軌的嚴(yán)重磨損區(qū)和輕微磨損區(qū)的硬度梯度AHV>100,應(yīng)力梯度 A e>275時(shí)，經(jīng)過(guò)調(diào)整間距后的仿生表面的輕微磨損區(qū)相比于嚴(yán)重磨損區(qū)在單位時(shí)間內(nèi)的 失重量減少〇. 3%，則同理可以得到嚴(yán)重磨損區(qū)中的條狀仿生耦元11的深度Bh需滿足：Bh =Ah+0. 43 (mm)。
[0046] 導(dǎo)軌經(jīng)過(guò)激光熔凝加工后表面形成條狀（或網(wǎng)格狀）仿生耦元，且與母體表面呈 平面結(jié)構(gòu)，該耦元的截面呈"U"形的范圍內(nèi)組織發(fā)生改變，即相比于母體的組織而言，晶粒 得到細(xì)化，石墨全部轉(zhuǎn)化為碳化物和馬氏體，因此該耦元的塑性和硬度都較母體有一定提 高，在磨損過(guò)程中條狀（或網(wǎng)格狀）仿生耦元可有效分擔(dān)母體所承載的載荷應(yīng)力，起到了保 護(hù)母體的作用。另外，點(diǎn)狀仿生耦元為經(jīng)過(guò)激光高能量束加工后，表面形成"U"型環(huán)狀"點(diǎn) 坑"結(jié)構(gòu)，在導(dǎo)軌的滑動(dòng)磨損過(guò)程中，磨粒磨損和粘著磨損為主要的磨損形式。"點(diǎn)坑"結(jié)構(gòu) 的仿生耦元能夠容納和存儲(chǔ)一些較小的磨粒，并且可以使較大的磨粒由犁削形式的滑動(dòng)轉(zhuǎn) 變?yōu)闈L動(dòng)，可減小磨粒磨損。該耦元還可以存儲(chǔ)潤(rùn)滑油，可有效減緩磨損。本發(fā)明由生物表 皮耐磨的耦合現(xiàn)象機(jī)理啟發(fā)，模仿生物多因素相互耦合、協(xié)同作用的強(qiáng)化機(jī)理。把這兩種都 可以提高耐磨性的仿生耦元素一起應(yīng)用到滑動(dòng)導(dǎo)軌中，使得具有不同結(jié)構(gòu)的仿生耦元與機(jī) 體共同構(gòu)成多結(jié)構(gòu)、多因素相互耦合、相互作用的多結(jié)構(gòu)雙耦元仿生表面，提高滑動(dòng)導(dǎo)軌的 耐磨性。
[0047] 本發(fā)明的多結(jié)構(gòu)異距仿生表面組合的再生鑄鐵導(dǎo)軌制備步驟具體如下：
[0048] 步驟一，表面預(yù)處理：利用機(jī)械磨銑對(duì)經(jīng)磨損后的不平整的報(bào)廢鑄鐵導(dǎo)軌表面進(jìn) 行預(yù)處理，在清除表面各種污跡及氧化皮的同時(shí)平整表面，去除較為明顯的直徑在0.Olmm 以上的孔洞及磨痕；
[0049] 步驟二：多結(jié)構(gòu)異距仿生表面設(shè)計(jì)：對(duì)殘留的非均勻磨損程度的導(dǎo)軌表面進(jìn)行硬 度或應(yīng)力檢測(cè)分析，以此了解不同磨損程度的導(dǎo)軌表面的硬度或應(yīng)力情況。輕微磨損區(qū)， 稱之為A區(qū)內(nèi)，硬度HV>640或應(yīng)力e〈275 ;嚴(yán)重磨損區(qū)，稱之為B區(qū)，硬度HV〈640或應(yīng)力 e>275。
[0050] 步驟三：多結(jié)構(gòu)異距仿生表面的制備：模仿生物體表的非均勻分布的表面形貌特 征，同時(shí)根據(jù)報(bào)廢的鑄鐵表面的硬度或應(yīng)力非均勻分布情況，設(shè)計(jì)合理的雙耦元仿生單元 體間距變化，使表面形成耦合有兩種不同間距的條狀（或網(wǎng)狀）雙耦元仿生單元體的抗磨 損性能不同的仿生表面的組合形式。其中，控制激光參數(shù)為：激光器功率為300W，離焦量