曲軸再生修復離子氮化工藝制造技術

一種曲軸再生修復離子氮化工藝，①首先采用離子氮化方法對再生修復即減級或堆焊的曲軸進行表面處理；②緩慢升溫，升溫速度控制在８０－１００℃／ｈ之間；③采取軸預熱裝爐方式，預熱溫度為３００－３６０℃；④脈動電壓輸出，電壓上下波動幅度為１６０Ｖ，每小時為一個周期；⑤提高電壓，電壓比正常值增高５０－８０Ｖ；⑥延長保溫時間３－５小時。因為離子氮化層致密性好，硬度高，所以離子氮化的耐磨性是氣體氮化的２－３倍；其產品脆性低，抗疲勞性能好；離子氮化溫度低，時間短，可冷卻至室溫出爐，避免了高溫水（油）淬，所以曲軸變形小，尺寸穩定性好，耐蝕性好。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種金屬表面處理技術，特別涉及一種內燃機曲軸(氮化軸)的再生修復離子氮化工藝。內燃機曲軸是一個形狀復雜且承受交變載荷的軸類部件。在工作中，由于轉速高，受力復雜，所以對其本身的機械強度、耐磨性、抗疲勞性能都有較高的要求。新軸制造過程中，為了提高曲軸表面耐磨性能，一般都要通過表面滲碳淬火或氮化(氣體或離子)處理來提高軸頸表面硬度。由于曲軸本身價格較高，對磨損超限或輕微化瓦的軸，大都通過減級磨削配厚瓦的方法來延長使用周期。但這種方法只對滲碳淬火軸有效。而對氮化軸卻不能減級，因為減級后也把氮化層磨掉了，硬度急劇下降，無法使用。而現在氮化軸的數量越來越多，如斯太爾等。傳統的氣體氮化的曲軸不耐磨，脆性高，抗疲勞性能差；其變形大，尺寸不穩定，耐蝕性差。本專利技術的目的是為了克服上述氣體氮化存在的缺欠，提供一種解決曲軸減級磨削(或堆焊修復)后能進行二次離子氮化的曲軸再生修復的離子氮化工藝，該工藝可使曲軸硬度、耐磨性、抗疲勞強度等指標都達到一次氮化的水平，從而提高其綜合機械性能，延長使用壽命，降低成本。既然離子氮化有如此多的優點，為什么再生修復曲軸不能采用離子氮化方法呢？這主要涉及到曲軸的二次氮化問題。氮化軸的最外層是由具有γ＋ε相的Fe(N)構成的化合物層，厚度在0.008-0.03MM之間，非常堅硬耐磨，曲軸減級磨削后，化合物層被磨掉(一般磨削深度在0.12-0.25mm左右)，使滲氮擴散層露出來。擴散層是氮原子在α-Fe中形成的過飽和固溶體，并伴有針狀γ相沿鐵素體晶面析出。此種組織硬度低，不能直接使用。如果在擴散層上按常規進行二次離子氮化，則氮化后的曲軸與原始氮化相比，硬度偏低，脆性增大，抗疲勞性能差，安全性不夠。其形成機理是由于擴散層中氮原子的α-Fe過飽和固溶體和針狀γ相比正常的鋼組織具有較強的穩定性和惰性，所以在氮化過程中，離子撞擊曲軸表面打擊出的鐵原子相對減少，鐵原子與氮離子化合成FeN也就減少，而原有的擴散層中的α-Fe過飽和固溶體又阻礙氮離子向內層擴散，對氮化層的形成和陰極濺射起到遏制作用。為實現上述目的，本專利技術的技術方案是一種曲軸再生修復離子氮化工藝，其特征在于其方法如下①首先采用離子氮化方法對再生修復即減級或堆焊的曲軸進行表面處理；②緩慢升溫，升溫速度控制在80-100℃/h之間；③采取軸預熱裝爐方式，預熱溫度為300-360℃；④脈動電壓輸出，電壓上下波動幅度為160V，每小時為一個周期；⑤提高電壓，電壓比正常值增高50-80V；⑥延長保溫時間3-5小時。通過上述步驟的改進，離子氮化就可以用于曲軸再生修復的表面處理，并且各項性能指標均能達到原氮化工藝的設計要求，因為離子氮化層致密性好，硬度高，所以離子氮化的耐磨性是氣體氮化的2-3倍；由于離子氮化具有“陰極濺射”這種特殊現象，使離子氮化的曲軸脆性低，抗疲勞性能好；離子氮化溫度低，時間短，特別是可隨爐冷卻至室溫出爐，避免了高溫水(油)淬，所以曲軸變形小，尺寸穩定性好，耐蝕性好。附圖說明圖1為本專利技術的工藝線路圖。圖2為本專利技術脈動電壓輸出波動示意圖。下面結合附圖對本專利技術的具體實施方式作進一步說明一種曲軸再生修復離子氮化工藝，其方法如下1、首先將曲軸進行熱裝爐，即在裝爐前將曲軸先預熱300-360℃，預熱的目的是使擴散層中的氮原子α-Fe過飽和固溶體的穩定性和惰定有所降低，晶格結構松動，增加鐵原子的動能，以便氮離子撞擊曲軸表面時，打擊出更多的鐵原子，同時有利于氮離子向內層擴散；2、提高工作電壓50-80V，電壓增加，離子的撞擊速度增加，動能增加，打擊出鐵原子的數量增加，有利于生成FeN和克服擴散阻力；3、采取脈動電壓輸出方式，即在電壓升到正常值后，每30分鐘調整一次輸出電壓，使輸出電壓在正常值上下160V范圍內波動，電壓脈動輸出能使氮離子擴散強勢和化合物強勢協調出現，增強固溶體硬化，降低脆性；4、延長保溫時間2-5小時，保溫時間長有利于氮離子向內層擴散；5、緩慢升溫，升溫梯度控制在80-100℃/h之間，這樣有利于氮化層的結構穩定，降低應力。權利要求1.一種曲軸再生修復離子氮化工藝，其特征在于該方法采用離子氮化方法對再生修復即減級或堆焊的曲軸進行表面處理。2.根據權利要求1所述的曲軸再生修復離子氮化工藝，其特征在于所述工藝采用緩慢升溫，升溫速度控制在80-100℃/h之間。3.根據權利要求1所述的曲軸再生修復離子氮化工藝，其特征在于所述工藝采取軸預熱裝爐方式，預熱溫度為300-360℃；4.根據權利要求1所述的曲軸再生修復離子氮化工藝，其特征在于所述工藝采用脈動電壓輸出，電壓主上下波動幅度為160V，每小時為一個周期；5.根據權利要求1所述的曲軸再生修復離子氮化工藝，其特征在于所述工藝采用提高電壓，電壓比正常值增高50-80V。6.根據權利要求1所述的曲軸再生修復離子氮化工藝，其特征在于所述工藝的延長保溫時間為3-5小時。全文摘要一種曲軸再生修復離子氮化工藝,①首先采用離子氮化方法對再生修復即減級或堆焊的曲軸進行表面處理;②緩慢升溫,升溫速度控制在80－100℃/h之間;③采取軸預熱裝爐方式,預熱溫度為300－360℃;④脈動電壓輸出,電壓上下波動幅度為160V,每小時為一個周期;⑤提高電壓,電壓比正常值增高50－80V;⑥延長保溫時間3－5小時。因為離子氮化層致密性好,硬度高,所以離子氮化的耐磨性是氣體氮化的2－3倍;其產品脆性低,抗疲勞性能好;離子氮化溫度低,時間短,可冷卻至室溫出爐,避免了高溫水(油)淬,所以曲軸變形小,尺寸穩定性好,耐蝕性好。文檔編號C23C8/38GK1327079SQ0110624公開日2001年12月19日 申請日期2001年2月28日 優先權日2001年2月28日專利技術者王英杰 申請人:王英杰本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種曲軸再生修復離子氮化工藝，其特征在于該方法采用離子氮化方法對再生修復即減級或堆焊的曲軸進行表面處理。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王英杰，
申請(專利權)人：王英杰，
類型：發明
國別省市：89[中國|沈陽]