CN104646964A - 柴油机凸轮轴表面硬化工艺方法 - Google Patents

柴油机凸轮轴表面硬化工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种柴油机凸轮轴表面硬化工艺方法，首先对零件进行粗加工，对粗加工完成的易于磨损的零件表面先进行预加热，预加热温度为150-200℃，之后再将含有高耐磨及高硬度化学成分的材料采用堆焊的方式覆盖在零件易于磨损的部位使其形成硬化表面，覆盖的硬化表面厚度为2-3mm，之后对整个零件进行调质，调质合格后对零件进行精加工，使零件尺寸达到设计尺寸，本发明的工艺方法减少了表面氮化工序，简化工艺流程；增加了凸轮表面硬度和耐磨性。

Description

柴油机凸轮轴表面硬化工艺方法
技术领域
本发明涉及一种柴油机凸轮轴表面硬化工艺方法。
背景技术
众所周知凸轮轴是柴油机上关键的运动件，它的作用是控制气门的开启和闭合动作，基本可分为两种：单顶置凸轮轴和双顶置凸轮轴。由于凸轮轴传动表面与滚轮进行配合这种方式，在柴油机运行过程中凸轮轴最常出现的问题就是凸轮表面易于磨损。
现在随着柴油机的不断发展，转速提高及输出功率不断地增大，致使凸轮轴运动更快，其凸轮表面在单位时间内运动和受力摩擦的次数也在提高，凸轮轴表面磨损或损坏的周期也就更短！相对更换凸轮轴也就越频繁！更换凸轮轴而造成的停机台时情况，直接减低了柴油机的运行效率；频繁更换凸轮轴也就直接推高了其运行成本。
现有的凸轮轴材料是45号钢，成型工艺一般为锻造(成本造价较低)；凸轮轴整体淬火后，再采用将凸轮表面进行高频淬火，使其表面硬化(实际应用的最高硬度为HRC55)，增加其硬度以达到同时耐磨的要求。但是现有技术的工艺繁琐；需要凸轮轴整体淬火后，再采用将凸轮表面进行高频淬火，同时由于45号钢的化学成分组成所限，即使达到了硬度极限，但其因耐磨成分的含量过少或缺少，也无法达到长时间、高速运动的同事保持其耐磨性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种
实现上述目的的技术方案如下：
柴油机凸轮轴表面硬化工艺方法，其特征在于：首先对零件进行粗加工，对粗加工完成的易于磨损的零件表面先进行预加热，预加热温度为150-200℃，之后再将含有高耐磨及高硬度化学成分的材料通过焊接的方式覆盖在零件的表面，覆盖厚度为2-3mm，焊接完成后对整个零件进行调质，调质合格后对零件进行精加工，使零件尺寸达到设计尺寸。当然也可以在粗加工完成后不进行预热，直接进行堆焊，但是由于粗加工的零件表面温度与堆焊时的火焰温差很大，强烈的热胀冷缩容易使堆焊后的材料与零件表面之间产生缝隙，甚至零件表面会有裂纹，因此在堆焊前一般都会进行预加热，使零件表面与堆焊材料很好的融合为一体。
优选的，所述含有高耐磨及高硬度化学成分的材料为Fe-Cr-Mo-B。Fe-Cr-Mo-B材料具有耐高温、耐磨的特性。
优选的，所述零件为凸轮或凸轮轴。当然本发明的方法也可以应用在其他同样需要有耐磨性能要求的零部件上。
优选的，调质合格后对堆焊的零件表面进行精磨。采用磨削的方式零件表面的精度高。
优选的，精加工完成后，易磨损部位表面覆盖的高耐磨及高硬度化学成分材料的厚度至少为0.1mm。
本发明能够减少或杜绝凸轮轴在柴油机内部运行时其凸轮表面不会因磨损而造成损坏，增加凸轮轴的使用寿命，提高柴油机的运行效率和周期，提升产品质量，节省成本，扩大市场占有率，产生市场效益。本发明操作及生产工序较为简单，无过高的技术门槛要求，不需要高端设备及工装，实现难度小。
附图说明
图1为本发明凸轮结构示意图
附图序号说明：凸轮1、焊接硬化表面2
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细的说明。
柴油机凸轮轴表面硬化工艺方法，首先对零件进行粗加工，对粗加工完成的零件易于磨损的表面先进行预加热，预加热温度为150-200℃，之后再将含有高耐磨及高硬度化学成分的材料通过焊接的方式覆盖在零件的表面，覆盖厚度为2-3mm，焊接完成后对整个零件进行调质，调质合格后对堆焊的表面和其余表面进行精加工，使零件尺寸达到设计尺寸。
本发明中主要是针对凸轮或者凸轮轴进行的改进，因此以凸轮轴为例对本发明的加工工艺进行详细说明。
凸轮轴粗加工完成后，对凸轮1的表面进行预加热，加热温度在105-200℃之间，优选预加热到200℃，预加热的目的是为了将耐磨材料更好的堆焊熔敷在凸轮表面，预防焊后焊材与凸轮本体出现裂纹，使焊材与凸轮表面结合成一体，预加热完成后使用含有Fe-Cr-Mo-B材料的焊条在凸轮的表面进行堆焊，通过焊接的方式将材料覆盖到凸轮表面，形成焊接硬化表面2，堆焊厚度需要达到2-3mm，焊接好后将整个凸轮轴进行调制，调制合格后对堆焊的表面进行精磨，使零件尺寸达到设计要求的尺寸。精加工完成后，易磨损部位表面覆盖的高耐磨及高硬度化学成分材料的厚度至少为0.05--0.1mm。
本发明中不再通过高频淬火，仅通过调质就能达到耐磨的效果！Fe-Cr-Mo-B堆焊焊条(铁铬钼硼耐冲击耐磨堆焊焊条)是石墨型的堆焊焊条，堆焊金属为钼铬硼合金，堆焊层硬度为HRC＝60～65°，基体为Cr7Mo6B8弥散硬化强韧化奥氏体，堆焊金属为共晶型或近共晶型合金，不但耐高温(可达650℃)而且耐磨性是45号钢的6-10倍。
使用本发明的工艺方法具有如下优点：
(1)减少热处理工序，简化工艺流程；
(2)增加凸轮表面硬度和耐磨性。
以上仅为本发明实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本发明实施例，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围内。

Claims (6)

1.柴油机凸轮轴表面硬化工艺方法，其特征在于：首先对零件进行粗加工，对粗加工完成的易于磨损的零件表面先进行预加热，预加热温度为150-200℃，之后再将含有高耐磨及高硬度化学成分的材料覆盖在零件易于磨损的部位使其形成硬化表面，覆盖的硬化表面厚度为2-3mm，之后对整个零件进行调质，调质合格后对零件进行精加工，使零件尺寸达到设计尺寸。
2.根据权利要求1所述的柴油机凸轮轴表面硬化工艺方法，其特征在于：采用焊接的方式将含有高耐磨及高硬度化学成分的材料覆盖在易于磨损的零件表面。
3.根据权利要求1所述的柴油机凸轮轴表面硬化工艺方法，其特征在于：所述含有高耐磨及高硬度化学成分的材料为Fe-Cr-Mo-B。
4.根据权利要求1所述的柴油机凸轮轴表面硬化工艺方法，其特征在于：所述零件为凸轮或凸轮轴。
5.根据权利要求1所述的柴油机凸轮轴表面硬化工艺方法，其特征在于：调质合格后对堆焊的零件表面进行精磨。
6.根据权利要求1所述的柴油机凸轮轴表面硬化工艺方法，其特征在于：精加工完成后，易磨损部位表面覆盖的高耐磨及高硬度化学成分材料的厚度至少为0.1mm。
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