CN112442639A - 一种用于汽车发动机进气门上的摇臂及制作工艺 - Google Patents

一种用于汽车发动机进气门上的摇臂及制作工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于汽车发动机进气门上的摇臂，该摇臂包括基体以及涂覆在所述基体上的耐磨层；所述基体包括以下质量百分比的成分：C:0.50～0.80％，Si:3.0～4.1％，Mn0.8～1.0％，Cu:2.0～3.5％，Mo:0.2～0.5％，Cr:1.0～2.5％，W:0.50～1.0％，Ce:0.2～0.3％，Ni:0.1～0.5％，余量为Fe；所述耐磨层包括以下原料：重量百分含量35‑50％的粘结剂、重量百分含量25‑45％的耐磨填充物和重量百分含量15‑20％的润滑剂；工艺包括以下步骤：按照所述基体的成分准备配料，熔炼，调质热处理；进行渗氮处理；进行表面光洁处理，将处于熔融或半熔融状态下的耐磨层材料微粒喷涂于由所述表面光洁处理后的基体上，得到摇臂；本发明臂硬度高的同时韧性好，抗冲击力的能力好，不易磨损，延长摇臂的使用寿命短，避免造成材料的浪费和成本的增加。

Description

一种用于汽车发动机进气门上的摇臂及制作工艺
技术领域
本发明涉及汽车发动机上的零件制造技术领域，特别涉及一种用于汽车发动机进气门上的摇臂及制作工艺。
背景技术
现有的用于汽车发动机进气门上的摇臂上一般是由钢材制成的摇臂体和高碳高铬粉末材料制成的镶件构成，镶件焊接在摇臂体上，该摇臂因摇臂体与镶件之间存在着虚焊或假焊而使得镶件发生脱落的不足，而且该镶件是由高碳高铬粉末材料制成的，使得镶件在烧结后本身带有许多微小的孔隙，使得该摇臂虽然硬度高，但其韧性太低，抗冲击力的能力差，在使用过程中因许多微小的孔隙而易造成磨粒磨损，使用寿命短，也因经常性的更换而造成材料的浪费和成本的增加。
发明内容
发明的目的在于提供一种用于汽车发动机进气门上的摇臂及制作工艺，解决了摇臂虽然硬度高，但其韧性太低，抗冲击力的能力差，在使用过程中因许多微小的孔隙而易造成磨粒磨损，使用寿命短，也因经常性的更换而造成材料的浪费和成本的增加的问题。
本发明是这样实现的，一种用于汽车发动机进气门上的摇臂，该摇臂包括基体以及涂覆在所述基体上的耐磨层；
所述基体包括以下质量百分比的成分：
C:0.50～0.80％，Si:3.0～4.1％，Mn0.8～1.0％，Cu:2.0～3.5％，Mo:0.2～0.5％，Cr:1.0～2.5％，W:0.50～1.0％，Ce:0.2～0.3％，Ni:0.1～0.5％，余量为Fe；
所述耐磨层包括以下原料：重量百分含量35-50％的粘结剂、重量百分含量25-45％的耐磨填充物和重量百分含量15-20％的润滑剂。
本发明的进一步技术方案是：所述粘结剂为环氧树脂，所述耐磨填充物为纳米三氧化二铝、碳化硅以及二氧化钛中的一种，所述润滑剂为二硫化钨、二硫化钼、石墨中的一种。
一种用于汽车发动机进气门上的摇臂的制作工艺，该制作工艺包括以下步骤：
步骤一、按照所述基体的成分准备配料，配料后球磨混合均匀至平均粒度为50μm；
步骤二、将混合后的基体原料熔炼，锻造得基体毛坯；
步骤三、将所述基体毛坯进行调质热处理工艺：
步骤四、对调质后的基体进行渗氮处理；
步骤五、对渗氮处理后的基体进行表面光洁处理后，将处于熔融或半熔融状态下的耐磨层材料微粒高速喷涂于由所述表面光洁处理后的基体上，所述耐磨层的厚度为5-10μm，得到摇臂。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤二中熔炼为温度控制在1200～1400℃，熔炼2～4小时。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤二中锻造为电热镦锻造，终锻温度为850～1000℃，锻造变形量控制在60％～75％，镦粗速度为5～8mm/s。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤三中调质热处理的步骤为在750～800℃下保温0.5～1h，淬火，然后加热到400～450℃，保温0.5～1小时，最后空气冷却。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤四渗氮处理为真空渗氮处理，真空渗氮处理是先将真空炉排气至真空度1.0～2.0Pa后，升温至380～450℃，同时以1.0～1.2L/min送入二氧化氮，炉压控制在1.5～1.8Pa。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤五中所述熔融或半熔融状态下的耐磨层材料为将所述粘结剂、耐磨填充物和润滑剂混合后搅拌所得。
本发明的进一步技术方案是：所述搅拌为60～80r/min，搅拌时间为1h-2h。
本发明的有益效果：本发明使得摇臂硬度高的同时韧性好，抗冲击力的能力好，在使用过程中不易磨损，从而延长摇臂的使用寿命短，避免造成材料的浪费和成本的增加。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
一种用于汽车发动机进气门上的摇臂，该摇臂包括基体以及涂覆在所述基体上的耐磨层；
所述基体包括以下质量百分比的成分：
C:0.50～0.80％，Si:3.0～4.1％，Mn0.8～1.0％，Cu:2.0～3.5％，Mo:0.2～0.5％，Cr:1.0～2.5％，W:0.50～1.0％，Ce:0.2～0.3％，Ni:0.1～0.5％，余量为Fe；
所述耐磨层包括以下原料：重量百分含量35-50％的粘结剂、重量百分含量25-45％的耐磨填充物和重量百分含量15-20％的润滑剂。
所述粘结剂为环氧树脂，所述耐磨填充物为纳米三氧化二铝、碳化硅以及二氧化钛中的一种，所述润滑剂为二硫化钨、二硫化钼、石墨中的一种。
一种用于汽车发动机进气门上的摇臂的制作工艺，该制作工艺包括以下步骤：
步骤一、按照所述基体的成分准备配料，配料后球磨混合均匀至平均粒度为50μm；
步骤二、将混合后的基体原料熔炼，锻造得基体毛坯；
步骤三、将所述基体毛坯进行调质热处理工艺：
步骤四、对调质后的基体进行渗氮处理；
步骤五、对渗氮处理后的基体进行表面光洁处理后，将处于熔融或半熔融状态下的耐磨层材料微粒高速喷涂于由所述表面光洁处理后的基体上，所述耐磨层的厚度为5-10μm，得到摇臂。
所述步骤二中熔炼为温度控制在1200～1400℃，熔炼2～4小时。
所述步骤二中锻造为电热镦锻造，终锻温度为850～1000℃，锻造变形量控制在60％～75％，镦粗速度为5～8mm/s。
所述步骤三中调质热处理的步骤为在750～800℃下保温0.5～1h，淬火，然后加热到400～450℃，保温0.5～1小时，最后空气冷却。
所述步骤四渗氮处理为真空渗氮处理，真空渗氮处理是先将真空炉排气至真空度1.0～2.0Pa后，升温至380～450℃，同时以1.0～1.2L/min送入二氧化氮，炉压控制在1.5～1.8Pa。
所述步骤五中所述熔融或半熔融状态下的耐磨层材料为将所述粘结剂、耐磨填充物和润滑剂混合后搅拌所得。
所述搅拌为60～80r/min，搅拌时间为1h-2h。
实施例一：
一种用于汽车发动机进气门上的摇臂，该摇臂包括基体以及涂覆在所述基体上的耐磨层；
所述基体包括以下质量百分比的成分：
C:0.50％，Si:3.0％，Mn0.8％，Cu:2.0％，Mo:0.2％，Cr:1.0％，W:0.50％，Ce:0.2％，Ni:0.1％，余量为Fe；
所述耐磨层包括以下原料：重量百分含量38％的粘结剂、重量百分含量44％的耐磨填充物和重量百分含量18％的润滑剂。
所述粘结剂为环氧树脂，所述耐磨填充物为纳米三氧化二铝，所述润滑剂为二硫化钨。
一种用于汽车发动机进气门上的摇臂的制作工艺，该制作工艺包括以下步骤：
步骤一、按照所述基体的成分准备配料，配料后球磨混合均匀至平均粒度为50μm；
步骤二、将混合后的基体原料熔炼，锻造得基体毛坯；
步骤三、将所述基体毛坯进行调质热处理工艺：
步骤四、对调质后的基体进行渗氮处理；
步骤五、对渗氮处理后的基体进行表面光洁处理后，将处于熔融或半熔融状态下的耐磨层材料微粒高速喷涂于由所述表面光洁处理后的基体上，所述耐磨层的厚度为5μm，得到摇臂。
所述步骤二中熔炼为温度控制在1200℃，熔炼2小时。
所述步骤二中锻造为电热镦锻造，终锻温度为850℃，锻造变形量控制在60％，镦粗速度为5mm/s。
所述步骤三中调质热处理的步骤为在750℃下保温0.5h，淬火，然后加热到400℃，保温0.5小时，最后空气冷却。
所述步骤四渗氮处理为真空渗氮处理，真空渗氮处理是先将真空炉排气至真空度1.0Pa后，升温至380℃，同时以1.0L/min送入二氧化氮，炉压控制在1.5Pa。
所述步骤五中所述熔融或半熔融状态下的耐磨层材料为将所述粘结剂、耐磨填充物和润滑剂混合后搅拌所得。
所述搅拌为60r/min，搅拌时间为1h。
采用HVS-1000A型显微硬度仪测量显微硬度，测试结果显示，平均硬度达到1924HV；磨损率(500r/min，450N载荷，滑动距离50mm)：3.0％。
实施例二：
一种用于汽车发动机进气门上的摇臂，该摇臂包括基体以及涂覆在所述基体上的耐磨层；
所述基体包括以下质量百分比的成分：
C:0.60％，Si:3.4％，Mn0.9％，Cu:2.8％，Mo:0.4％，Cr:1.5％，W:0.6％，Ce:0.2％，Ni:0.4％，余量为Fe；
所述耐磨层包括以下原料：重量百分含45％的粘结剂、重量百分含量40％的耐磨填充物和重量百分含量15％的润滑剂。
所述粘结剂为环氧树脂，所述耐磨填充物为碳化硅，所述润滑剂为二硫化钼。
一种用于汽车发动机进气门上的摇臂的制作工艺，该制作工艺包括以下步骤：
步骤一、按照所述基体的成分准备配料，配料后球磨混合均匀至平均粒度为50μm；
步骤二、将混合后的基体原料熔炼，锻造得基体毛坯；
步骤三、将所述基体毛坯进行调质热处理工艺：
步骤四、对调质后的基体进行渗氮处理；
步骤五、对渗氮处理后的基体进行表面光洁处理后，将处于熔融或半熔融状态下的耐磨层材料微粒高速喷涂于由所述表面光洁处理后的基体上，所述耐磨层的厚度为8μm，得到摇臂。
所述步骤二中熔炼为温度控制在1100℃，熔炼3小时。
所述步骤二中锻造为电热镦锻造，终锻温度为900℃，锻造变形量控制在68％，镦粗速度为6mm/s。
所述步骤三中调质热处理的步骤为在780℃下保温0.5h，淬火，然后加热到420℃，保温0.5小时，最后空气冷却。
所述步骤四渗氮处理为真空渗氮处理，真空渗氮处理是先将真空炉排气至真空度1.5Pa后，升温至400℃，同时以1.1L/min送入二氧化氮，炉压控制在1.6Pa。
所述步骤五中所述熔融或半熔融状态下的耐磨层材料为将所述粘结剂、耐磨填充物和润滑剂混合后搅拌所得。
所述搅拌为70r/min，搅拌时间为2h。
采用HVS-1000A型显微硬度仪测量显微硬度，测试结果显示，平均硬度达到1932HV；磨损率(500r/min，450N载荷，滑动距离50mm)：2.5％。
实施例三：
一种用于汽车发动机进气门上的摇臂，该摇臂包括基体以及涂覆在所述基体上的耐磨层；
所述基体包括以下质量百分比的成分：
C:0.80％，Si:4.1％，Mn1.0％，Cu:3.5％，Mo:0.5％，Cr:2.5％，W:1.0％，Ce:0.3％，Ni:0.5％，余量为Fe；
所述耐磨层包括以下原料：重量百分含量50％的粘结剂、重量百分含量35％的耐磨填充物和重量百分含量15％的润滑剂。
所述粘结剂为环氧树脂，所述耐磨填充物为二氧化钛，所述润滑剂为石墨。
一种用于汽车发动机进气门上的摇臂的制作工艺，该制作工艺包括以下步骤：
步骤一、按照所述基体的成分准备配料，配料后球磨混合均匀至平均粒度为50μm；
步骤二、将混合后的基体原料熔炼，锻造得基体毛坯；
步骤三、将所述基体毛坯进行调质热处理工艺：
步骤四、对调质后的基体进行渗氮处理；
步骤五、对渗氮处理后的基体进行表面光洁处理后，将处于熔融或半熔融状态下的耐磨层材料微粒高速喷涂于由所述表面光洁处理后的基体上，所述耐磨层的厚度为10μm，得到摇臂。
所述步骤二中熔炼为温度控制在1400℃，熔炼4小时。
所述步骤二中锻造为电热镦锻造，终锻温度为1000℃，锻造变形量控制在75％，镦粗速度为8mm/s。
所述步骤三中调质热处理的步骤为在800℃下保温1h，淬火，然后加热到450℃，保温1小时，最后空气冷却。
所述步骤四渗氮处理为真空渗氮处理，真空渗氮处理是先将真空炉排气至真空度2.0Pa后，升温至450℃，同时以1.2L/min送入二氧化氮，炉压控制在1.8Pa。
所述步骤五中所述熔融或半熔融状态下的耐磨层材料为将所述粘结剂、耐磨填充物和润滑剂混合后搅拌所得。
所述搅拌为80r/min，搅拌时间为2h。
采用HVS-1000A型显微硬度仪测量显微硬度，测试结果显示，平均硬度达到1930HV；磨损率(500r/min，450N载荷，滑动距离50mm)：2.8％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于汽车发动机进气门上的摇臂，其特征在于：该摇臂包括基体以及涂覆在所述基体上的耐磨层；
所述基体包括以下质量百分比的成分：
C:0.50～0.80％，Si:3.0～4.1％，Mn0.8～1.0％，Cu:2.0～3.5％，Mo:0.2～0.5％，Cr:1.0～2.5％，W:0.50～1.0％，Ce:0.2～0.3％，Ni:0.1～0.5％，余量为Fe；
所述耐磨层包括以下原料：重量百分含量35-50％的粘结剂、重量百分含量25-45％的耐磨填充物和重量百分含量15-20％的润滑剂。
2.根据权利要求1所述的一种用于汽车发动机进气门上的摇臂，其特征在于：所述粘结剂为环氧树脂，所述耐磨填充物为纳米三氧化二铝、碳化硅以及二氧化钛中的一种，所述润滑剂为二硫化钨、二硫化钼、石墨中的一种。
3.根据权利要求1-2任意一项所述的一种用于汽车发动机进气门上的摇臂的制作工艺，其特征在于：该制作工艺包括以下步骤：
步骤一、按照所述基体的成分准备配料，配料后球磨混合均匀至平均粒度为50μm；
步骤二、将混合后的基体原料熔炼，锻造得基体毛坯；
步骤三、将所述基体毛坯进行调质热处理工艺；
步骤四、对调质后的基体进行渗氮处理；
步骤五、对渗氮处理后的基体进行表面光洁处理后，将处于熔融或半熔融状态下的耐磨层材料微粒高速喷涂于所述表面光洁处理后的基体上，所述耐磨层的厚度为5-10μm，得到摇臂。
4.根据权利要求3所述的一种用于汽车发动机进气门上的摇臂的制作工艺，其特征在于：所述步骤二中熔炼为温度控制在1200～1400℃，熔炼2～4小时。
5.根据权利要求3所述的一种用于汽车发动机进气门上的摇臂的制作工艺，其特征在于：所述步骤二中锻造为电热镦锻造，终锻温度为850～1000℃，锻造变形量控制在60％～75％，镦粗速度为5～8mm/s。
6.根据权利要求3所述的一种用于汽车发动机进气门上的摇臂的制作工艺，其特征在于：所述步骤三中调质热处理的步骤为在750～800℃下保温0.5～1h，淬火，然后加热到400～450℃，保温0.5～1小时，最后空气冷却。
7.根据权利要求3所述的一种用于汽车发动机进气门上的摇臂的制作工艺，其特征在于：所述步骤四渗氮处理为真空渗氮处理，真空渗氮处理是先将真空炉排气至真空度1.0～2.0Pa后，升温至380～450℃，同时以1.0～1.2L/min送入二氧化氮，炉压控制在1.5～1.8Pa。
8.根据权利要求3所述的一种用于汽车发动机进气门上的摇臂的制作工艺，其特征在于：所述步骤五中所述熔融或半熔融状态下的耐磨层材料为将所述粘结剂、耐磨填充物和润滑剂混合后搅拌所得。
9.根据权利要求8所述的一种用于汽车发动机进气门上的摇臂的制作工艺，其特征在于：所述搅拌为60～80r/min，搅拌时间为1h-2h。
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