CN105296940A - 发动机正时链条销轴碳氮共渗加真空离子镀钒工艺 - Google Patents
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Abstract
发动机正时链条销轴碳氮共渗加真空离子镀钒工艺，能够有效地提高发动机正时链条销轴高耐磨性、高强度和使用寿命，特别是大功率发动机正时链条销轴的高耐磨性、高强度和使用寿命，方法为发动机正时链条销轴预先进行碳氮共渗工艺处理，然后采用真空离子镀工艺镀有钒镀层。采用本发明工艺的销轴镀层均匀且镀层致密度高，硬度高且不易脱落，粗糙度及尺寸精度保持原有尺寸精度，而且镀后销轴不仅具有很高的耐磨性、疲劳强度和稳定性，而且大大提高销轴的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及链条销轴制造加工技术领域，特别涉及发动机正时链条销轴碳氮共渗加真空离子镀钒工艺。
背景技术
目前，一般的汽车发动机链条销轴表面是通过碳氮共渗工艺来进行处理，碳氮共渗是一种向工件表面同时渗入碳和氮，并以渗碳为主同时渗入氮的化学热处理工艺，这在一定程度上能提高工件表面的抗疲劳强度和耐磨性。但在实际操作中，一直存在难以解决的组织缺陷：黑网、黑洞、黑带，这些缺陷导致零件的表面硬度、疲劳强度和使用寿命大大降低，特别是对于发动机正时链条而言，则显得尤为突出。
发明内容
本发明要解决现有技术的问题，提供一种能够有效地提高发动机正时链条销轴高耐磨性、高强度和使用寿命的销轴碳氮共渗加真空离子镀钒工艺。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
发动机正时链条销轴碳氮共渗加真空离子镀钒工艺，主要工序为发动机正时链条销轴预先进行碳氮共渗工艺处理，然后采用真空离子镀工艺镀有钒镀层。由于销轴预先进行碳氮共渗工艺，表面碳浓度保证镀钒镀层致密度高，镀层均匀，硬度高且不易脱落，镀钒后销轴不仅具有很高的耐磨性、疲劳强度和稳定性，而且大大提高销轴的使用寿命。
优选的，所述碳氮共渗工艺为：
A、销轴淬火，先淬火780度保温45分钟，碳势控制1.05-1.1%，接着淬火830度保温15分钟，碳势控制0.95-1.0%，然后冷却；
B、销轴回火，回火180度保温3小时后冷却；
C、磨削加工，进行无心磨精磨。
优选的，真空离子镀钒工艺为：
A、前期处理，镀前利用离子轰击溅射清洗方法对销轴表面进行处理；
B、真空离子镀钒处理，将销轴放于真空室内，采用弧光放电技术，以镀膜材料钒为阴极，销轴为阳极，在阴极与阳极之间加上一定的电压后，使两者之间形成离子场，作为阴极的镀膜材料钒表面产生弧光且蒸发形成金属原子，金属原子进入离子场时受到电子撞击而电离为金属离子，在电场作用下，金属离子高速轰击作为阳极的销轴表面，同时往真空室内通入氮气即可在销轴表面形成具有优良性能氮化钒镀层。
其原理为：放电前，使待镀销轴加热且均匀受热，而扩撒出的钒离子和被电离的氮离子向加有负电压的待镀销轴加速运动，以高能量向待镀销轴冲击，钒离子和氮离子到达已经加热到一定温度的待镀销轴表面时就会发生化学反应，形成氮化钒膜。为使待镀销轴表面能够均匀镀膜，此过程中销轴作匀速旋转运动，以保证处于不同位置的销轴表面都能够被钒离子和氮离子冲击到。此外，通过调节电压大小，从而改变离子冲击能量大小，可达到控制镀层深度的目的。
优选的，所述销轴淬火后的冷却方式为40-70度油冷却。
优选的，所述销轴回火后的冷却方式为空冷。
优选的，所述销轴磨削加工后粗糙度达到Ra0.04-0.05微米。
优选的，所述销轴经过碳氮共渗工艺加工后碳氮共渗层深度为0.18-0.30mm。深度越大，销轴表面硬度越大。
优选的，所述销轴经过碳氮共渗工艺加工后表面硬度为HV820-840。
优选的，所述销轴经过真空离子镀钒工艺加工后表面镀钒厚度为1-3μm。镀钒层厚度越大，销轴表面硬度越大。
优选的，所述发动机正时链条销轴由材料38CrMoAl制成。具有高耐磨性，高疲劳强度和相当大的强度，热处理后尺寸精确的氮化零件，或各种受冲击负荷不大而耐磨性高的优点。
本发明的凸轮片制造方法有益效果在于：一是由于预先进行碳氮共渗工艺，表面碳浓度保证镀钒镀层致密度高，镀层均匀，硬度高且不易脱落；二是镀后销轴不仅具有很高的耐磨性、疲劳强度和稳定性，而且大大提高销轴的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的销轴淬火及回火的温度与时间的关系示意图。
图2是本发明的销轴镀钒放大400后的金相图。
图3是本发明的镀钒层薄膜厚度与表面硬度的关系示意图。
图4是本发明的镀钒层薄膜厚度与比磨损率的关系示意图。
图5是采用本发明工艺的销轴与只采用碳氮共渗工艺的销轴的比对磨损试验分析表。
具体实施方式
下面通过具体实施方式和附图对本发明作进一步的说明。
实施方式为：首先，如图1所示，发动机正时链条销轴预先进行碳氮共渗工艺处理：第一步，销轴淬火，先淬火780度保温45分钟，碳势控制1.05-1.1%，接着淬火830度保温15分钟，碳势控制0.95-1.0%，然后进行40-70度油冷却；第二步，销轴回火，回火180度保温3小时，然后进行空冷；第三步，磨削加工，进行无心磨精磨，使粗糙度达到Ra0.04-0.05微米。
其中，销轴经过碳氮共渗工艺加工后碳氮共渗层深度为0.18-0.30mm，表面硬度为HV820-840。
然后，如图2所示，发动机正时链条销轴采用真空离子镀工艺镀有钒镀层：第一步，前期处理，镀前利用离子轰击溅射清洗方法对销轴表面进行处理；真空离子镀钒处理，将销轴放于真空室内，采用弧光放电技术，以镀膜材料钒为阴极，销轴为阳极，在阴极与阳极之间加上一定的电压后，使两者之间形成离子场，作为阴极的镀膜材料钒表面产生弧光且蒸发形成金属原子，金属原子进入离子场时受到电子撞击而电离为金属离子，在电场作用下，金属离子高速轰击作为阳极的销轴表面，同时往真空室内通入氮气即可在销轴表面形成具有优良性能氮化钒镀层，销轴经过真空离子镀钒工艺加工后表面镀钒厚度为1-3μm。从图2中可以看出镀钒销轴材质分布均匀，镀层与基体之间结合强度好，镀层比较致密，使表面硬度大大提高，提高了耐磨性和剪切强度。
其中，为使销轴表面能够均匀镀膜，此过程中销轴作匀速旋转运动，以保证处于不同位置的销轴表面都能够被钒离子和氮离子冲击到。此外，通过调节电压大小，从而改变离子冲击能量大小，可达到控制镀层深度的目的。
由于销轴预先进行碳氮共渗工艺，表面碳浓度保证镀钒镀层致密度高，镀层均匀，硬度高且不易脱落，镀钒后销轴不仅具有很高的耐磨性、疲劳强度和稳定性，而且大大提高销轴的使用寿命。
如图3所示，为镀钒层厚度对表面硬度的影响，从图中曲线可以看出薄膜厚度越厚，其表面硬度越高。
如图4所示，为镀钒层厚度对比磨损率的影响，随着镀层厚度增加，比磨损率降低，到最后趋于平稳。
如图5所示，为采用本发明工艺的销轴与只采用碳氮共渗工艺的销轴的比对磨损试验分析，磨损曲线比较可得，在相同条件下进行的磨损实验，说明采用本发明工艺的销轴的耐磨性更优于只采用碳氮共渗的销轴的耐磨性。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的方式并不局限于此。本发明可以用于类似的产品生产制造上，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (10)
1.发动机正时链条销轴碳氮共渗加真空离子镀钒工艺，其特征在于：发动机正时链条销轴预先进行碳氮共渗工艺处理，然后采用真空离子镀工艺镀有钒镀层。
2.根据权利要求1所述的发动机正时链条销轴碳氮共渗加真空离子镀钒工艺，其特征在于所述碳氮共渗工艺为：
A、销轴淬火，先淬火780度保温45分钟，碳势控制1.05-1.1%，接着淬火830度保温15分钟，碳势控制0.95-1.0%，然后冷却；
B、销轴回火，回火180度保温3小时后冷却；
C、磨削加工，进行无心磨精磨。
3.根据权利要求1所述的发动机正时链条销轴碳氮共渗加真空离子镀钒工艺，其特征在于真空离子镀钒工艺为：
A、前期处理，镀前利用离子轰击溅射清洗方法对销轴表面进行处理；
B、真空离子镀钒处理，将销轴放于真空室内，采用弧光放电技术，以镀膜材料钒为阴极，销轴为阳极，在阴极与阳极之间加上一定的电压后，使两者之间形成离子场，作为阴极的镀膜材料钒表面产生弧光且蒸发形成金属原子，金属原子进入离子场时受到电子撞击而电离为金属离子，在电场作用下，金属离子高速轰击作为阳极的销轴表面，同时往真空室内通入氮气即可在销轴表面形成氮化钒镀层。
4.根据权利要求2所述的发动机正时链条销轴碳氮共渗加真空离子镀钒工艺，其特征在于：所述销轴淬火后的冷却方式为40-70度油冷却。
5.根据权利要求2所述的发动机正时链条销轴碳氮共渗加真空离子镀钒工艺，其特征在于：所述销轴回火后的冷却方式为空冷。
6.根据权利要求2所述的发动机正时链条销轴碳氮共渗加真空离子镀钒工艺，其特征在于：所述销轴磨削加工后粗糙度达到Ra0.04-0.05微米。
7.根据权利要求2所述的发动机正时链条销轴碳氮共渗加真空离子镀钒工艺，其特征在于：所述销轴经过碳氮共渗工艺加工后碳氮共渗层深度为0.18-0.30mm。
8.根据权利要求2所述的发动机正时链条销轴碳氮共渗加真空离子镀钒工艺，其特征在于：所述销轴经过碳氮共渗工艺加工后表面硬度为HV820-840。
9.根据权利要求3所述的发动机正时链条销轴碳氮共渗加真空离子镀钒工艺，其特征在于：所述销轴经过真空离子镀钒工艺加工后表面镀钒层厚度为1-3μm。
10.根据权利要求1-9任一项所述的发动机正时链条销轴碳氮共渗加真空离子镀钒工艺，其特征在于：所述发动机正时链条销轴由材料38CrMoAl制成。
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