專利名稱：鐵基表面復合材料凸輪軸的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于金屬基復合材料產品技術領域，是一種具有以陶瓷顆粒增強的鐵基表面復合材料為工作面的凸輪軸。
凸輪軸是發(fā)動機進排氣機構的關鍵零件，隨著高速發(fā)動機轉速和壓力的提高，要求其應具有能在高壓、高速和劇烈磨損工況下正常工作的特性，但現(xiàn)有的可淬硬型凸輪軸和激冷鑄鐵凸輪軸都不能滿足要求。它們的凸輪或缺少硬質增強相，或具有的硬質增強相硬度不高(僅為HV800)，而且形態(tài)差，容易產生剝落和點蝕，故這兩種凸輪軸的凸輪都易過度磨損，使發(fā)動機燃燒不完全從而出現(xiàn)功率下降，油耗增加以及環(huán)境污染加劇。
本實用新型的目的就是克服現(xiàn)有凸輪軸存在的缺陷，提供一種工作面具有鐵基表面復合材料燒結層結構的凸輪軸。
本實用新型的目的是由這樣一種技術解決方案達到的該技術解決方案所展示的凸輪軸是由軸底、軸頸和凸輪構成，凸輪尖部的工作表面為鐵基表面復合材料層，以提供凸輪尖部工作表面應具有高耐磨性和較好的耐熱、耐蝕性；凸輪母體為球墨鑄鐵或灰鑄鐵，以提供凸輪母體應具有的強度、塑性和韌性；由于鐵基表面復合材料層是通過鑄造燒結而成的，故在凸輪母體和鐵基表面復合材料層之間還有擴散過渡層，以提供牢固的冶金結合。
其中，鐵基表面復合材料層為由在鐵的馬氏體或馬氏體+奧氏體或珠光體基體上均勻分布WC、VC、TiC、(Cr，F(xiàn)e)7C3、(Cr，F(xiàn)e)23C6等碳化物陶瓷或Al2O3、ZrO2等氧化物陶瓷中的一種或兩種或兩種以上的陶瓷增強相組合而成，厚度控制為1～4mm。該材料層是在制造過程中利用鐵水的熱量使位于凸輪軸凸輪尖部鑄型表面上的涂覆層或壓坯發(fā)生燒結致密化，最終在凸輪尖部生成的。
擴散過渡層為由在鐵的馬氏體或馬氏體+奧氏體或珠光體基體上均勻分布網狀鉻的碳化物組合構成，厚度為0.5～1.5mm。
本實用新型與已有技術相比，由于其凸輪工作表面含有大量高硬度的陶瓷增強相(硬度HV1800～3000)，并且其形態(tài)也很好，因此該凸輪既具有陶瓷材料的高耐磨性、耐熱性，又保持了鋼鐵材料的高強度和高韌性，可做到外硬內韌，有十分優(yōu)良的綜合性能，可承受更高的載荷和更嚴酷的工作環(huán)境，特別適用現(xiàn)代高速發(fā)動機。


圖1為四缸發(fā)動機凸輪軸的主視結構示意圖；圖2為圖1中凸輪的A-A剖面結構放大圖。
以下結合附圖給出本實用新型凸輪軸的實施例。
如圖1、2所示，本實施例的凸輪軸是由軸底1、軸頸2和凸輪3構成，凸輪3尖部的工作表面位于凸輪母體4的外表面，為鐵基表面復合材料層5，是由在鐵的馬氏體或馬氏體+奧氏體或珠光體基體上均勻分布WC、VC、TiC、(Cr，F(xiàn)e)7C3、(Cr，F(xiàn)e)23C6等碳化物陶瓷或Al2O3、ZrO2等氧化物陶瓷中的一種或兩種或兩種以上的陶瓷增強相組合構成，厚度為1～4mm。凸輪母體4為球墨鑄鐵或灰鑄鐵制成。由于鐵基表面復合材料層5是經鑄造燒結而成的，故在凸輪母體4與鐵基表面復合材料5之間還形成有擴散過渡層6。該擴散過渡層6為由在鐵的馬氏體或馬氏體+奧氏體或珠光體基體上均勻分布網狀鉻的碳化物組合構成，厚度為0.5～1.5mm。
權利要求1.一種鐵基表面復合材料凸輪軸，由軸底(1)、軸頸(2)和凸輪(3)構成，其特征在于凸輪母體(4)為球墨鑄鐵或灰鑄鐵，凸輪(3)的工作表面為鐵基表面復合材料層(5)，且在凸輪母體(4)和鐵基表面復合材料層(5)之間還有擴散過渡層(6)。
2.根據(jù)權利要求1所述的鐵基表面復合材料凸輪軸，其特征在于凸輪鐵基表面復合材料層(5)的厚度為1～4mm，擴散過渡層(6)的厚度為0.5～1.5mm。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的鐵基表面復合材料凸輪軸，其特征在于凸輪鐵基表面復合材料層(5)為由在鐵的馬氏體或馬氏體+奧氏體或珠光體基體上均勻分布WC、VC、TiC、(Cr，F(xiàn)e)7C3、(Cr，F(xiàn)e)23C6等碳化物陶瓷或Al2O3、ZrO2等氧化物陶瓷中的一種或兩種或兩種以上的陶瓷增強相組合構成。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的鐵基表面復合材料凸輪軸，其特征在于凸輪(3)中的擴散過渡層(6)為由在鐵的馬氏體或馬氏體+奧氏體或珠光體基體上均勻分布網狀鉻的碳化物組合構成。
專利摘要本實用新型提供的具有鐵基表面復合材料層的凸輪軸,其凸輪母體為高強度灰鑄鐵或球墨鑄鐵,尖部工作表面的鐵基復合材料層為由在鐵的基體上均勻分布的碳化物或氧化物陶瓷增強相組合構成,在二者之間還有在鑄造燒結過程中形成的擴散過渡層。該凸輪軸既具有陶瓷材料的高耐磨性、耐熱性,又保持了鋼鐵材料的高強度和高韌性,可做到外硬內韌,綜合性能好,可承受更高的載荷和更嚴酷的工作環(huán)境,特別適用現(xiàn)代高速發(fā)動機。
文檔編號F01L1/04GK2441975SQ00244440
公開日2001年8月8日 申請日期2000年9月14日 優(yōu)先權日2000年9月14日
發(fā)明者王一三, 楊屹, 李功偉, 倪翔華, 戴紅星, 馮可芹, 蔣玉明 申請人:四川大學, 江蘇儀征凸輪軸廠