[發(fā)明專利]一種內(nèi)燃機(jī)曲軸的凸輪表面復(fù)合處理工藝

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410259429.2
• 申請(qǐng)日: 2014-06-11
• 公開（公告）號(hào): CN104017977A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮愛新;薛偉;陸金花;曹宇鵬;何葉;李峰平;瞿建武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 溫州大學(xué)
• 主分類號(hào): C21D9/30
• 分類號(hào): C21D9/30;C21D1/09;C23C14/58
• 代理公司: 北京中北知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11253
• 代理人: 李雪芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及凸輪機(jī)制造領(lǐng)域，具體涉及一種內(nèi)燃機(jī)曲軸的凸輪表面復(fù)合處理工藝。

背景技術(shù)

凸輪軸是柴油機(jī)的關(guān)鍵零部件之一，它控制著柴油機(jī)的進(jìn)氣、供油和排氣過程，凸輪軸的工作可靠性直接關(guān)系到柴油機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和機(jī)車的安全運(yùn)行。國(guó)內(nèi)的凸輪生產(chǎn)絕大多數(shù)都采用“銑外型→粗磨→熱處理→精磨”的工藝進(jìn)行凸輪加工。內(nèi)燃機(jī)曲軸的凸輪工作在復(fù)雜惡劣的環(huán)境中，由于承受隨機(jī)或交變作用的拉應(yīng)力容易發(fā)生疲勞破壞，拉應(yīng)力越大，破壞的可能性越大，提高凸輪使用壽命、保證其工作可靠性，耐久性具有重要的工程意義。

申請(qǐng)?zhí)枮?01010548043.5的中國(guó)發(fā)明專利中公開了一種內(nèi)燃機(jī)凸輪表面的光整加工方法，可使凸輪表面粗磨后達(dá)到高精度的要求。但是，該方法只是提高表面精度方法，并沒使材料本身的力學(xué)性能增強(qiáng)，凸輪受隨機(jī)或交變載荷拉應(yīng)力還是會(huì)容易發(fā)生疲勞破壞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種內(nèi)燃機(jī)曲軸的凸輪表面復(fù)合處理工藝，利用飛秒激光加工的表面微凹坑來提高物理氣相沉積涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，然后采用脈沖激光沖擊強(qiáng)化表面微凹坑來調(diào)控表面殘余應(yīng)力，可以顯著提高凸輪的疲勞壽命，并且工序前后銜接，自動(dòng)化程度高。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種內(nèi)燃機(jī)曲軸的凸輪表面復(fù)合處理工藝，包括如下步驟：

(1)將凸輪樣品進(jìn)行加工打磨拋光處理，對(duì)拋光后的凸輪樣品進(jìn)行超聲波清洗；

(2)在模具帶上進(jìn)行微凹坑的預(yù)先排列及造型設(shè)計(jì)，獲得微凹坑的排列及造型設(shè)計(jì)圖樣；

(3)將模具帶貼附在凸輪樣品表面；

(4)裝夾凸輪樣品，按照第2步得到微凹坑的排列及造型設(shè)計(jì)圖樣，用標(biāo)記筆在凸輪樣品上標(biāo)出所需加工的微凹坑位置；

(5)取下模具帶；

(6)將準(zhǔn)備好的凸輪樣品置于真空靶室中，開啟飛秒激光器，根據(jù)第2步得到微凹坑的排列及造型設(shè)計(jì)圖樣，對(duì)凸輪樣品表面進(jìn)行微凹坑加工；

(7)取出加工好的凸輪樣品，進(jìn)行超聲波清理，清除加工飛沫與雜質(zhì)；

(8)利用物理氣相沉積方法，在凸輪樣品表面制備一層涂層；

(9)將準(zhǔn)備好的凸輪樣品置于脈沖激光的工作臺(tái)上，在其表面涂覆激光沖擊強(qiáng)化工藝所需的吸收層和約束層；

(10)將第5步取下的模具帶貼附在凸輪樣品表面，再用標(biāo)記筆標(biāo)出所需加工的微凹坑位置，保證和第6步所加工的微凹坑位置重合；

(11)取下模具帶；

(12)開啟脈沖激光器，調(diào)節(jié)工藝參數(shù)后對(duì)所加工的微凹坑位置進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化處理；

(13)取下加工好的凸輪，進(jìn)行超聲波清理，清除加工飛沫與雜質(zhì)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明提供了一種內(nèi)燃機(jī)曲軸的凸輪表面復(fù)合處理工藝，利用飛秒激光加工的表面微凹坑來提高物理氣相沉積涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，然后采用脈沖激光沖擊強(qiáng)化表面微凹坑來調(diào)控表面殘余應(yīng)力，可以顯著提高凸輪的疲勞壽命；

2、飛秒激光能實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的微納尺寸加工，微凹坑的尺寸精度高，適應(yīng)各種精密和超精密凸輪的加工；

3、飛秒激光微織構(gòu)造型的凸輪表面的微凹坑陡峭，涂層后在界面引入鍵合強(qiáng)化機(jī)制，界面結(jié)合強(qiáng)度顯著提高。

4、利用在凸輪側(cè)表面飛秒微織構(gòu)造型后，然后在凸輪側(cè)面制備涂層。這樣涂層表面自然形成一個(gè)個(gè)微凹坑，減少摩擦力，提高摩擦潤(rùn)滑性能。

5、在鍍膜后的涂層表面對(duì)應(yīng)微凹坑處進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化工藝。有效改善膜基界面及膜基系統(tǒng)的應(yīng)力匹配特性，凸輪的力學(xué)性能顯著提高，延緩了凸輪的磨損失效。

6、利用模具帶，有效保證加工前后孔洞在同一個(gè)位置。

7、本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)曲軸的凸輪表面復(fù)合處理工藝，各個(gè)工序前后銜接，非常方便配置自動(dòng)上下料及輸送裝置，自動(dòng)化程度高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖；

圖2為模具帶的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為模具帶圍繞凸輪樣品后的示意圖；

圖4為模具帶上微凹坑的示意圖；

圖中各標(biāo)號(hào)的含義如下：

1、模具帶主體；2、孔；3、模具帶；4、凸輪樣品；5、微凹坑。

具體實(shí)施例

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種內(nèi)燃機(jī)曲軸的凸輪表面復(fù)合處理工藝，包括如下步驟：

(1)首先準(zhǔn)備凸輪樣品4，將凸輪樣品4進(jìn)行加工打磨拋光處理，對(duì)拋光后的凸輪樣品4進(jìn)行超聲波清洗；