CZ83899A3 - Vačková hřídel odolná proti opotřebení a způsob její výroby - Google Patents
Vačková hřídel odolná proti opotřebení a způsob její výroby Download PDFInfo
- Publication number
- CZ83899A3 CZ83899A3 CZ1999838A CZ83899A CZ83899A3 CZ 83899 A3 CZ83899 A3 CZ 83899A3 CZ 1999838 A CZ1999838 A CZ 1999838A CZ 83899 A CZ83899 A CZ 83899A CZ 83899 A3 CZ83899 A3 CZ 83899A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- temperature
- wear
- camshaft
- energy
- layer
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/02—Valve drive
- F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
- F01L1/047—Camshafts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D5/00—Heat treatments of cast-iron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/30—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for crankshafts; for camshafts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/007—Ledeburite
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/902—Metal treatment having portions of differing metallurgical properties or characteristics
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
Oblast techniky
Vynález se vztahuje na vytváření proti opotřebení vysoce odolných ledeburitických okrajových vrstev litinových strojních dílů. Předměty, u kterých je jeho použití možné nebo účelné, jsou všechny kluzné, mazané, opotřebením namáhané litinové díly. Zvláště výhodný je vynález pro výrobu dílů motorů a je použitelný například pro vačkové hřídele, vlečné páky, vahadla, vložky do válců a podobné díly.
Dosavadní stav techniky
Ledeburitické okrajové vrstvy' mají velmi dobrou odolnost proti opotřebení při kluzném opotřebováni za podmínek hydrodynamických nebo při polosuchém tření.
Je známé vytvářet takové vrstvy na vačkových hřídelích plazmovým přetavením (například Heck : Vliv provádění postupu přetavovacího vytvrzováni na vlastnosti okrajových vrstev vačkových hřídelí z ledeburitické litiny, disertační práce, Mnichov 1983). Pro tento postup se plazmový hořák vede relativně pomalu s přibližně 125 - 225 mm/min a příčně ke směru posuvu s nízkou oscilační frekvencí o přibližně 0,7 - 2,2 Hz kývavě podél obvodu vačky. Použitá hustota energie činí zhruba asi 3000 W/cnT. Tím se dosahují rychlosti ohřevu přibližně 200 - 750 K/s. Aby se zamezilo trhlinám, předehřívá se na teploty okolo 400°C.
Takto vyrobené vačky mají hrubou strukturu tuhnutí tvořenou relativně hrubým ledeburitickým (eutektickým) cementitem a perlitem v kovové struktuře. Navíc vznikají zóny popouštění charakterizované nevhodným poškozováním vlastností přetavené struktury opětovným působením teploty vlivem pomalého kývání plazmového hořáku.
·· ·· ···· ·· • · ·· · ···
Nevýhodou takto vyrobených vačkových hřídelí je jejich nízká odolnost proti opotřebení. Důvod nízké odolnosti proti opotřebení je v hrubé struktuře a v přídavném zvýšení hrubosti struktury uvnitř popouštěcí zóny. Hlavním nedostatkem způsobu výroby je, že je příliš nízká rychlost tuhnutí. Příčinou je příliš nízká hustota energie, která si vynucuje práci s relativně nízkými rychlostmi posuvu.
Pro odstranění této vady je pro ledeburitické přetavení vačkových hřídelí známé používání rovněž vysoce energetických způsobů přetavování okrajové vrstvy, jako je přetavování laserovým paprskem ( například : M. S. Mordike : „Základy a používání zušlechťování povrchu kovů laserem“, disertační práce, Clausthal-Zellerfeld, 1991; PS DE 42 37 484) nebo přetavováné elektronovým paprskem (například PS DE 43 09 870). Pro tento účel se používá odpovídajícím způsobem tvarovaný paprsek energie ( například obdélníkový; dvě ve směru posuvu oddělená obdélníková pole ozařování; bodový rastr; rastr s rozdílnými hustotami energie) vedený s konstantní nebo na lokálním poloměru zakřivení závislou rychlostí posuvu podél vačkové hřídele tak, že vznikne jedna tavenina rozprostírající se přes celou šířku vačky nebo rychle několik ve směru posuvu málo rozměrných tavenin. Přitom se používají hustoty energie od 10 do 10 W/cm“. Rychlosti posuvu se pohybují mezi 500 až 2500 mm/min. Pro zamezeni trhlin v zóně tavení se zdálo býti bezpodmínečně nutné, rozhodně předehřívat na teploty od přibližně 360 do 550°C. Toto zpravidla probíhá v drahých průběžných pecích.
Přetavené oblasti vačky tvoří 0,3 mm až v průměru 0,8 mm hluboká zóna přetavení. Přetavená zóna obsahuje ledeburitický cementů a perlit v kovové struktuře V zóně bezprostředně pod zónou tavení se vytváří při překročení teploty austenitizace, z důvodu pomalého ochlazování, nově perlitizovaná zóna o nepatrně vyšší tvrdosti než byla tvrdost výchozího stavu. Pokles tvrdosti začíná proto přímo na okraji zóny tavení a je relativně příkrý.
Nedostatkem takto vyrobených vaček je, že nedosahují pro takovou jemně dispersní tvorbu struktury ledeburitického cementitu vlastně dosažitelnou odolnost proti opotřebení.
«· · · ···· ·« • · · · · • ····· · · · ··· • · · · · · · · • · · · · «*· ·· ·· ··
-3Důvodem je, že perlit v kovové struktuře má menší odolnost proti opotřebení než cementit, a je proto slabým místem struktury.
Vadou způsobu je, že jak uvnitř zóny přetavování tak také v pod ní ležící nově austenitizující zóně vzniká perlit. Důvodem je, že pro vysokou předehřívací teplotu od 360° do 550°C je rychlost ochlazování v teplotním rozsahu přibližně od 600°C do 450°C přes vysokou rychlost tuhnutí již tak malá, že se zbytkový austenit zcela rozpadá na relativně hrubý perlit.
Pro zatížení opotřebením optimální složení okrajové vrstvy naproti tomu vyžaduje složení vrstvy, kterou tvoří tenká vrstva blízko povrchu, která je schopná zachytit tribologickým zatížením vznikající adhezivní namáhání, plastické přetváření a cyklické pružně-plastické mikroprodloužení, a pod ní ležící opěrné vrstvy, která zachycuje napětí vznikající Hertzovým tlakem. Další vadou způsobu proto je, že se tato opěrná vrstva může vytvořit také jen přetavovací vrstvou. K tomu nutná větší hloubka přetavování přináší vzhledem k nutné menší rychlosti posuvu ekonomické nevýhody.
Vačka se složením okrajové vrstvy lépe přizpůsobeným zátěži opotřebením se stala známou z PS EP 0 161 624. Okrajová vrstva vačky má cementitovou vrstvu s vysokým podílem cementitu a pod ní martensitovou vrstvu, přičemž má vrstva přetavováni hloubku od 0,3 do 1,5 mm a pod ní ležící vytvrzovaná zóna tloušťku od 0,3 do 2,0 mm.
Základem způsobu je, že se vačky bez předehřívání nataví plazmovým obloukem a následně ztuhnou samovolným rychlým zchlazením. V následném PS (EP 0 194 506) se pro zrychleni ochlazení chladí přídavně centrálním olejovým vývrtem v podélné ose vačkové hřídele vodou nebo směsí vody a vzduchu.
Předehřívání se může bez důsledků na vytváření trhlin vypustit, protože se pracuje velmi nízkou energií 1360 - 2600 W při velmi nízkých rychlostech otáčení 0,7 až 1,0 O/min. Tyto odpovídají rychlosti posuvu 80 až 130 mm/min. Při těchto malých rychlostech ····· · · · ··· • · · · · · ·· · · · * ··
-4posuvu běží vnesené teplo před přetavovací stopou a proniká během přetavování velmi hluboko do vačky. Tím se redukuje rychlost rychlého ochlazování tak, že se již nedosahuje během ochlazování napětí pro vytváření trhlin. Malou rychlostí posuvu se však také redukuje rychlost tuhnutí, což vede k hrubšímu vytváření ledeburitického cementitu v porovnání s vačkami přetavenými laserovým nebo elektronovým paprskem.
Takto opracované vačky mají přes nízkou rychlost ochlazování proti vačkám přetavovaným s předehříváním plazmem zlepšenou odolnost proti opotřebení. Důvodem může býti pouze to, že v kovové struktuře vzniklý perlit má pro svůj vznik během vyšší rychlosti ochlazování zřetelně jemnější vločkování. Potenciál možného zlepšení vlastností jemně disperzní tvorbou cementitu se však nemůže využít.
Vadou takto vyrobených vaček proto je, že nemají optimálně proti opotřebení odolné okrajové vrstvy. Příčinou je, vlivem nízké rychlosti tuhnutí, relativně hrubé vytváření struktury tuhnutí a vytváření popouštěcích zón.
Vadou způsobu je, že vlivem nízké hustoty energie a pomalé rychlosti posuvu vzniká pro jemně disperzní vytváření struktury příliš malá rychlost tuhnutí. Další vadou je, že struktura je makroskopicky nehomogenní a periodicky vykazuje ještě hrubší strukturu. Příčinou je obnovené lokální působení teploty v již silněji ochlazených oblastech až vysoko nad teplotu austenitizace vlivem velmi pomalého oscilačního pohybu plazmového hořáku.
Podstata vynálezu
Cílem vynálezu je navrhnout vačkovou hřídel lépe chráněnou před kluzným opotřebením a způsob její výroby.
Je úkolem vynálezu určit vytváření struktury a stavby okrajové vrstvy vačkových hřídelí a obdobně zatížených litinových dílů, které lépe vyhoví podmínkám panujícím při • · ·
- 5 zatížení kluzným opotřebením s vysokými zatíženími pnutím za podmínek hydrodynamického nebo polosuchého tření. Dále se má ozřejmit jemně disperzní strukturu vytvářející způsob, který pracuje s vysokou hustotou energie, zabrání i bez radikálního předehřívání vytváření trhlin a současně relativně vysokou rychlostí ochlazování mezi 600°C a 350°C dalekosáhle potlačuje vytváření hrubého perlitu.
Vynálezem je tento úkol, jak je uvedeno v nárocích 1 a 2, řešen proti opotřebení odolnou litinovou vačkovou hřídelí, jejiž okrajová vrstva je tvořená ledeburitickou přetavovanou vrstvou s vysokým podílem cementitu a pod ní ležící martensitovou vytvrzovanou zónou.
Přetavovaná vrstva se skládá z jemně disperzního ledeburitického cementitu se silou stěn < 1 pm a kovové struktury ze směsi fází martensitu a/nebo bainitu,zbytkového austenitu a z méně než 20% jemného perlitu s mezidestičkovou vzdáleností < 1 pm. Pod touto ležící vrstva se skládá ze směsi fází martensitu a/nebo bainitu, narušeného perlitu a zbytkového austenitu.
V nároku 2 uvedené hloubky ts přetavené vrstvy jsou podle vynálezu o něco menší než je známo ze stavu techniky a využívají proto podpěrné působení pod ní ležící vrstvy ekonomicky výhodným způsobem.
Dále je úkol řešen způsobem výroby vačkové hřídele odolné proti opotřebení pomocí přetavovacího postupu vysokou energií, jak je uvedeno v nárocích 3 až 16.
V nároku 3 vysvětleným vynálezeckým překrýváním dvou krátkodobých teplotních cyklů TI a T2 se daří řešit dosud stále trvající rozpor mezi požadavkem na vysokou rychlost tuhnutí a popouštění a relativně vysokou a nastavitelnou rychlost ochlazování mezi 600°C a 350°C na jedné straně a požadavkem na malou ochlazovací rychlost pod přibližně 300°C na straně druhé.
• ·
-6Tím se umožňuje jednak jemná struktura tuhnutí a jemně dispersní průběh přeměn při nastavitelném a relativně silném potlačení vzniku hrubého perlitu, jednak je teplota ochlazování v oblasti kritické pro vytváření trhlin dostatečně nízká, aby se trhlinám zamezilo.
Při prováděcím způsobu podle nároku 4 je výhodné, že je možné se pro vysokou teplotní fluktuaci během přetavováni uvarovat popouštěcích zón.
V nároku 5 popsané účelné provedení vynálezu využívá skutečnost, že se mohou rychlou oscilací paprsku nastavit rozměry paprsku energie ve směru posuvu a kolmo k němu relativně flexibilně a nezávisle na sobě, a že při udaných oscilačních frekvencích je oscilace teploty dostatečně malá, aby zabránila vytváření zón popouštění. Tím se mohou i při širokých vačkách dosáhnout malé životnosti tavenin.
Nároky 6 a 8 až 13 udávají výhodné zdroje energie, které se mohou pro vynález použít.
Nároky 14 a 15 využívají výhodným způsobem skutečnost, že se může přes relativně malé změny chemického složení litiny měnit znatelně struktura podstatná pro vlastnosti kluzného opotřebení.
Výhodou provedení způsobu podle nároku 16 je, že se tyto malé změny chemického složení mohou i integrovat do procesu.
Vynález bude v následném příkladu provedení blíže vysvětlen.
Na k tomuto patřících výkresech je znázorněno vynálezecké překrývání dvou krátkodobých teplotních cyklů (obrázek 1), jakož schematické porovnání vynálezeckého průběhu teploty v závislosti na času s průběhem známým ze stavu techniky (obrázek 2).
-7Příklad 1 :
Litinová vačková hřídel s chemickým složením 2,5 ... 3,2 % C; 1.6 ...2,5 % Si; 0,3 ... 1,0 % Mn; < 0,2 % P; <0,12 % S; < 0,6 % Cu; <0,15 % Ti; < 0,2 % Ni; < 0,3 % Cr;
< 0,3 % Mo; Sc < 0,9 se má opatřit optimální proti opotřebení odolnou a hospodárně zhotovitelnou okrajovou vrstvou. Průměr vačky činí 36 mm a šířka vačky 14 mm. Tvrdost výchozí struktury činí 250 ÍTV 0,05. Grafit je lamelový, struktura téměř zcela perlitická.
Na obrázku 1 je schematicky znázorněn realizovaný průběh teploty v čase. Jako způsob výroby cyklu teplota-čas TI se volí induktivní vnášení energie. Generátorem je SV generátor s frekvencí 10 kHz. Induktorem je jednozávitový prstencový induktor se silou vinutí 8 mm x 8 mm a vazební vzdáleností 2,0 mm.
Zdrojem energie pro cyklus teplota-čas T2 je 5,0 kW CO2-laser. Laserový paprsek se zaostřuje off-axisovým parabolickým zrcadlem s ohniskovou vzdáleností 400 mm. V částečně zaostřené oblasti záření se nalézá scanningové zrcadlo, kývající frekvencí f = 200 Hz příčně k směru posuvu laserového paprsku. Povrch vačky se nalézá 30 mm vně ohniska. Oscilační amplituda činí A = 6 mm při trojúhelníkovém pravidlu kmitání.
Po upnuti se vačková hřídel začne otáčet rychlostí otáčení 300 0/min. Indukční generátor se nastaví na výkon 70 kW. Hustota energie pi činí 4000 W/cm2. Následně se zapne generátor na dobu trvání tj = 1,0 s.
Λ γ 1 J maxc
Při střední rychlosti ohřevu (-)« 700 K/s se dosáhne špičková teplota
A t,c
Tlmax«700°C.
Po časovém intervalu t2] = 0,9 s, zatímco se povrch ochlazuje na teplotu T)min «550°C, připne se jako zdroj energie S2 laser. Laserový paprsek má rozměry 16 mm x 2,5 mm, což vytváří střední hustotu energie výstupu paprsku přibližně 1,15 x 104 W/cm2.
• ·
-8Bezprostředně před připnutím laseru startují CNC- programovaný otočný pohyb vačky s relativní rychlostí posuvu laserového paprsku 600 mm/min, dále odpovídající vyrovnávací pohyby osy z, pro konstantní dodržování odstupu od ohniska, jakož i osy y pro zaručení kolmosti dopadu paprsků.
Po vypnutí laseru se ochladí vačka vzduchem. Tím, že teplotní pole induktivního předehřívání na začátku tavení laserovým paprskem zasahovalo pouze 3 mm do vačky, vystačuje samovolné prudké ochlazování, aby potlačilo průchozí nebo hrubé vytváření perlitu.
Výsledkem úpravy je 0,4 mm tlustá ledeburitická vrstva se střední tvrdostí 780 HV0,05. Je tvořená jemně disperzním cementitem se silou stěny asi 1 pm, zbytkovým austenitem, martensitem a bainitem. Obsah perlitu je menší než 20 %. Pod touto se napojuje martensitická podpěrná vrstva tlustá 0,65 mm. V ní klesá tvrdost kontinuálně z 780 HV0,05 na 400 HV0,05. Je převážně tvořená martensitem, zbytkovým austenitem, bainitem a narušeným perlitem. Okrajové vrstvy jsou bez trhlin.
Zkoumání opotřebeni testem mazaného kluzného opotřebování prokázalo, v porovnání se zkouškami konvenčně v peci při 450°C předehřívanými a návazně při shodných parametrech laserem přetavovanými, zvýšení nosnosti zatížení o 20 %.
Změnami předehřívací doby ρ cyklu teplota-čas Ti k delší době a špičkové teploty Ti max k vyšším teplotám se mohou měnit obsahy martensitu, austenitu, bainitu a perlitu. Tak se může například bez porušení myšlenky vynálezu nastavit pro namáhání opotřebením při vyšších teplotách vyšší obsah perlitu. Zvýšením rychlosti posuvu laseru se může navíc utvářet ještě jemněji dispersní cementit.
Na obrázku 2 se srovnává vynálezecký způsob se stavem techniky. Konvenční plazmové přetavování po předehřívání v peci (krátce čárkovaná čára) má relativně dlouhou • ·
-9Λ ,-ρ * 2maxa životnost taveniny Ats, malou rychlost rychlého ochlazováni (-) při tuhnuti a
ΔΤ2α T2maxa malou rychlost ochlazování (-) v oblasti teploty pro vytváření perlitu Mp.
At2a
Vlivem dlouhé životnosti taveniny a malé rychlosti rychlého ochlazování je uzpůsobení cementitu velmi hrubé. Malá rychlost ochlazování v oblasti vytvářeni perlitu Mp, vlivem malého rozdílu teploty s konvenční předehřívací teplotou Tv, způsobuje vznik hrubého perlitu.
Nepoužíváním předehřívání se může i při plazmovém přetavování v oblasti teploty Mp potlačit vytváření hrubého perlitu (dlouze čárkovaná čára) a může se zachovat martensitická podpěrná vrstva vlivem dostatečně rychlého proběhnutí bodem Ms. Tato výhoda je ovšem vykoupena pomalým ohřevem, delší životností taveniny a ještě o něco menší rychlostí rychlého ochlazování, což má za následek vznik ještě o něco hrubšího cementitu.
Tavení laserovým nebo elektronovým paprskem po konvenčním předehřívání (čerchovaná čára) vykazuje velmi vysoké rychlosti ohřevu, malé životnosti taveniny a velké rychlosti tuhnutí a rychlého ochlazování, které způsobují jemnější uzpůsobení cementitu. Pro vysokou konvenční předehřívací teplotu Tv je ale i zde v teplotní oblasti Mp tak malá ochlazovací rychlost, že vzniká relativně hrubý perlit.
Dodržování vynálezeckého průběhu teploty (plná čára) se naproti tomu mohou maximální rychlosti ohřevu, krátké životnosti taveniny a vysoká rychlost rychlého ochlazování kombinovat s dostatečně vysokou rychlostí ochlazování Mp, což umožňuje výrobu proti opotřebení optimálně odolných struktur. Dalšími výhodami kombinačních variací podle vynálezu jsou, že • nejsou nutné drahé průchozí předehřívací pece a ochlazovací linky • se struktury dají vytvořit v širší oblasti variací • krátkou životností taveniny se dosahuje lepší přesnost hran zejména v okolí břicha vačky, což snižuje náklady na další opracování.
Claims (2)
- PATENTOVÉ NÁROKYProti opotřebení odolná litinová vačková hřídel, jejíž okrajovou vrstvu tvoří ledeburitická přetavená vrstva s vysokým podílem cementitu a pod ní ležící martensitická vytvrzená zóna, vyznačující se tím, žea. přetavená vrstva je utvořená z jemně disperzního iedeburitického cementitu o síle stěny < lpm a kovové složky z fázové směsi martensitu, a/nebo bainitu, zbytkového austenitu jakož z méně než 20 % jemného perlitu s lamelovým odstupem < 0,1 pm ab. vytvrzená vrstva je vytvořená z fázové směsi z martensitu a/nebo bainitu, narušeného perlitu jakož ze zbytkového austenitu.Proti opotřebení odolná vačková hřídel podle nároku 1,vyznačující se t í m , že přetavená vrstva má hloubku ts 0,25 mm < ts <0,8 mm a vytvrzená vrstva hloubku 0,5 mm < ts < 1,5 mm.Způsob výroby proti opotřebení odolných vačkových hřídelí podle nároku 1 a 2 pomocí způsobu přetavování povrchu vysokou energií, vyznačující se t í m , žea. teplotní-časový průběh přetavování je tvořen dvěmi překrývajícími se krátkodobými teplotními dobovými cykly T] a T2 vytvářenými dvěmi různými zdroji energie S, a S2 o rozdílné hustotě energie pi a p2,b. teplotní-časový cyklus T, dosahuje špičkovou teplotu Tlmax 560°C < T]max <AT Imaxc980°C, dobu ohřevu 0,5 s < ti < 6 s , střední rychlost ohřevu (-)ATlmaxc At]C od 90 K/s < (-) < 1900 K/s a počáteční rychlost rychlého ochlazováníAt,cATla ATla (-) od 50K/s < (-) <500 K/s a hustota energie pi zdrojeAt)a Δ t]a energie S] dosahuje hodnoty 8 x 102 W/cm2 < p]< 8 x 103 W/cm2, ····· · ·· ···c. cyklus teplota-čas T2 má špičkovou teplotu T2max 0 T2max Ts, přičemž Ts znázorňuje tavící teplotu použité litiny a že se volí střední teplota zahříváníAT2maxc A32mřixc (-) od 3000 K/s < (-) < 40 000 K/s, rychlost tuhnutíA t2c Δ t2c taveniny vs od 10 mm/s < vs < 67 mm/s jakož hustotu energie p2 zdroje energie S2 od 0,8 x 104 W/cm2 < p2 < 8 x 104 W/cm2,d. časový interval t2i = t2 -1| po kterém začíná cyklus teplota-čas T2 obnáší 0,3s < t2) < 1 ls,e. teplota Timin, při které začíná cyklus teplota-čas, činí Tlmin > 500°C,f. životnost taveniny leží mezi hodnotami 0,08s < Ats < 0,8sg. a že rychlost posuvu vB zdroje vysoké energie S2 dosahuje hodnoty 600 mm/min < vR < 4000 mm/min.4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že se celá šířka vačkové hřídele natavuje v jednom oběhu.5. Způsob podle nároku 3a 4, vyznačující se tím, že nutné rozdělení hustoty energie p2 se vytváří příčně k směru posuvu rychlou oscilací, přičemž oscilační kmitočet činí minimálně 200 Hz.6. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že zdrojem vysoké energie S? je laser.7. Způsob podle nároku 3, 4, 5 a 6 , v y z n a č uj i c í se t í m , že rychlá oscilace paprsku se vytváří rychlým bočním a periodickým sledem několika harmonických složek kmitů rozdílné frekvence f, amplitudy A, středu kývání Ao a počtu period np přičemž počet rozdílných složek kmitů se volí mezi 1 a 8 a počet period 1< np< 20.- 128. Způsob podle nároku 3a6,vyznačující se tím, že zdrojem energie St je středofrekvenční indukční generátor.9. Způsob podle nároku 3,vyznačující se tím, že zdrojem vysoké energie S2 je elektronový paprsek.10. Způsob podle nároku 3a 9, vyznačující se tím, že zdrojem energie S, je rovněž elektronový paprsek.11. Způsob podle nároku 3, v y z n a č u j í c í se t í m , že zdrojem vysoké energie S2 je sestava vysoko výkonného diodového laseru.12. Způsob podle nároku 3 a 11 , vyznačující se tím, že zdrojem energie S] je rovněž sestava vysoce výkonného diodového laseru.13. Způsob podle nároku 3, 11 a 12, v y z n a č u j í c í se t í m , že zdroj energie Sj je tvořen několika, rotačně symetricky okolo vačkové hřídele uspořádaných sestav vysoce výkonných diodových laserů a že vačková hřídel se předehřívá ve stabilní poloze.14. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že se tavenině pro lití vačkových hřídelí přisazují prvky stabilizující cementit.15. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že se tavenině pro lití vačkových hřídelí přisazují prvky stabilizující austenit.16. Způsob podle nároku 3,vyznačující se tím, že se prvky stabilizující cementit a/nebo austenit přidávají vysoce výkonným energetickým zdrojem S? během přetavování okrajové vrstvy.Obrázek 1 : Schematické znázornění vynálezeckého cyklu teplota - čas
- 2 / 2.:Obrázek 2 : Schematické porovnání vynálezeckého cyklu teplota - čas s cyklem teplota - čas známého ze stavu techniky
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19637464A DE19637464C1 (de) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | Verschleißbeständige Nockenwelle und Verfahren zu ihrer Herstellung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ83899A3 true CZ83899A3 (cs) | 2000-05-17 |
CZ295308B6 CZ295308B6 (cs) | 2005-07-13 |
Family
ID=7805614
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ1999838A CZ295308B6 (cs) | 1996-09-13 | 1997-09-12 | Proti opotřebení odolná vačková hřídel a způsob její výroby |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6398881B1 (cs) |
EP (1) | EP0925377B1 (cs) |
JP (1) | JP2001503104A (cs) |
CZ (1) | CZ295308B6 (cs) |
DE (2) | DE19637464C1 (cs) |
WO (1) | WO1998011262A1 (cs) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10137776C1 (de) * | 2001-08-02 | 2003-04-17 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur Erzeugung von verschleissbeständigen Randschichten |
WO2006123497A1 (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-23 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | 摺動部材 |
DE102005054709A1 (de) * | 2005-11-17 | 2007-05-31 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Gleit-und/oder Gegenringen einer Gleitringdichtung |
US20070116889A1 (en) * | 2005-11-18 | 2007-05-24 | Federal Mogul World Wide, Inc. | Laser treatment of metal |
DE102005061980B4 (de) * | 2005-12-23 | 2010-02-18 | Audi Ag | Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle und Nockenwelle |
US20070254111A1 (en) * | 2006-04-26 | 2007-11-01 | Lineton Warran B | Method for forming a tribologically enhanced surface using laser treating |
US20090078343A1 (en) * | 2007-09-24 | 2009-03-26 | Atlas Copco Secoroc Llc | Earthboring tool and method of casehardening |
DE102013008396B4 (de) | 2013-05-17 | 2015-04-02 | G. Rau Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zum Umschmelzen und/oder Umschmelzlegieren metallischer Werkstoffe, insbesondere von Nitinol |
GB201600645D0 (en) * | 2016-01-13 | 2016-02-24 | Rolls Royce Plc | Improvements in additive layer manufacturing methods |
DE102019003511A1 (de) * | 2019-05-17 | 2020-11-19 | VoItabox AG | Verfahren zum thermischen und insbesondere stoffschlüssigen Verbinden, vorzugsweise Verschweißen, von Aluminiumgehäuseteilen |
US20220314372A1 (en) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 | GM Global Technology Operations LLC | System and method for making an enhanced cast iron workpiece having increased lubricant retention |
WO2023249954A2 (en) * | 2022-06-20 | 2023-12-28 | Cummins Inc. | Systems and methods for improving iron-based camshaft fatigue life |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2209147B2 (de) * | 1972-02-26 | 1975-09-18 | Steigerwald Strahltechnik Gmbh, 8000 Muenchen | Verfahren zur Vermeidung der Porenbildung innerhalb energiestrahl-umgeschmolzener Werkstoffbereiche |
JPS59188001A (ja) * | 1983-03-26 | 1984-10-25 | Mazda Motor Corp | ロ−タリピストンエンジンのアペックスシ−ルおよびその製造法 |
JPS60234169A (ja) * | 1984-05-07 | 1985-11-20 | Toyota Motor Corp | 再溶融チルカムシヤフトおよびその製造方法 |
JPS61246320A (ja) * | 1985-03-01 | 1986-11-01 | Toyota Motor Corp | 再溶融チルカムシヤフトの製造方法 |
JPH01190907A (ja) * | 1988-01-25 | 1989-08-01 | Nissan Motor Co Ltd | 再溶融チルカムシャフト |
DE3916684A1 (de) * | 1989-05-23 | 1990-11-29 | Opel Adam Ag | Verfahren zum umschmelzhaerten von oberflaechen |
JP3036648B2 (ja) * | 1990-09-27 | 2000-04-24 | マツダ株式会社 | 再溶融硬化処理方法及びその装置 |
DE4237484A1 (de) | 1992-11-06 | 1994-05-11 | Mauser Werke Oberndorf | Verfahren und Vorrichtung zum Umschmelzen einer Werkstückoberfläche eines Werkstückes, insbesondere einer Nocken- oder Kurbelwelle |
DE4241527A1 (de) | 1992-12-10 | 1994-06-16 | Opel Adam Ag | Verfahren zum Aufhärten und ggf. Glätten von Maschinenbauteilen sowie nach diesem Verfahren hergestellten Maschinenbauteilen |
DE4309870A1 (de) | 1993-03-26 | 1994-09-29 | Audi Ag | Verfahren zum Umschmelzen von Oberflächenbereichen von Werkstücken |
DE59403740D1 (de) * | 1993-05-19 | 1997-09-18 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur materialbearbeitung mit diodenstrahlung |
-
1996
- 1996-09-13 DE DE19637464A patent/DE19637464C1/de not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-09-12 EP EP97943775A patent/EP0925377B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-12 JP JP10513161A patent/JP2001503104A/ja active Pending
- 1997-09-12 WO PCT/DE1997/002072 patent/WO1998011262A1/de active IP Right Grant
- 1997-09-12 US US09/254,704 patent/US6398881B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-12 CZ CZ1999838A patent/CZ295308B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1997-09-12 DE DE59705796T patent/DE59705796D1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0925377A1 (de) | 1999-06-30 |
CZ295308B6 (cs) | 2005-07-13 |
US6398881B1 (en) | 2002-06-04 |
DE19637464C1 (de) | 1997-10-09 |
EP0925377B1 (de) | 2001-12-12 |
JP2001503104A (ja) | 2001-03-06 |
WO1998011262A1 (de) | 1998-03-19 |
DE59705796D1 (de) | 2002-01-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CZ83899A3 (cs) | Vačková hřídel odolná proti opotřebení a způsob její výroby | |
KR100939799B1 (ko) | 티타늄 합금으로부터 마모-저항성 및 피로-저항성의엣지층을 생성하기 위한 방법, 및 그 생성된 구성요소 | |
CA2857518A1 (en) | Method and apparatus for treatment of a rail weld | |
JP2001500790A (ja) | 短時間熱処理による焼入可能な鋼のビーム溶接方法 | |
IL46078A (en) | Method of case-alloying metals such as steel or cast iron | |
Jeyaprakash et al. | Laser surface modification of materials | |
US6438836B1 (en) | Method for producing a cam that can be placed on a hollow shaft to form a camshaft | |
US5293026A (en) | Hardsurfacing material for engine components and method for depositing same | |
JPH05132890A (ja) | ロール製造方法とロール | |
AU7612096A (en) | Stainless steel surface claddings of continuous caster rolls | |
Blarasin et al. | Development of a laser surface melting process for improvement of the wear resistance of gray cast iron | |
KR100725796B1 (ko) | 피스톤 링에 층을 마련하는 방법 및 장치 | |
Li et al. | Laser surface treatment of high‐phosphorus cast iron | |
CN1517449A (zh) | 激光能量控制下的表面处理方法及用该方法处理的零件 | |
JPS618446A (ja) | 内燃機関のシリンダブロツク | |
RU2270259C2 (ru) | Способ упрочнения деталей из среднеуглеродистых и высокоуглеродистых сталей | |
JPH0762519A (ja) | シリンダブロックの製造方法 | |
Zenker | Electron beam surface modification state of the art | |
Ricciardi et al. | Surface Treatments Of Automobile Parts By RTM | |
WO1980002434A1 (en) | Surface hardening of metals by electric arc discharge | |
CH664579A5 (en) | Surface hardening of high carbon content material - e.g. cast iron, by plasma surface remelting avoiding martensite prodn. | |
KR0162029B1 (ko) | 전자빔을 이용한 열연롤의 표면경화방법 | |
Mordike | CHAPITRE 9 SURFACE TREATMENT BY LASERS | |
SU1258853A1 (ru) | Способ упрочнени коленчатых валов | |
Zenker | Electron Beam Surface Modification-Results and Perspectives |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic | ||
MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20150912 |