[发明专利]一种高硬度耐磨凸轮及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐磨凸轮技术领域，尤其涉及一种高硬度耐磨凸轮及其制备方法。

背景技术

凸轮机构是一种被普遍使用的精密机械零部件，一般是由凸轮，从动件和机架三个构件组成的高副机构。凸轮通常作连续等速转动，从动件根据使用要求设计使它获得一定规律的运动。凸轮机构能实现复杂的运动要求，广泛用于各种自动化和半自动化机械装置中。

凸轮作为机械的回转或滑动件，把运动传递给紧靠其边缘移动的滚轮或在槽面上自由运动的针杆，或者它从这样的滚轮和针杆中承受力。凸轮与从动件两者之间的摩擦力来带动从动件转动，使用一段时间以后，容易磨损，寿命较低，现需要一种高硬度耐磨凸轮。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高硬度耐磨凸轮及其制备方法，所得凸轮具有高硬度高强度，耐磨性能优异，使用寿命长。

本发明提出的一种高硬度耐磨凸轮，其组分按重量百分比包括：Cu：4.50～5.00%，Si：1.20～1.60%，Mn：1.80～2.00%，Mg：0.50～0.70%，Zn：0.05～0.15%，其余为Al。

优选地，其组分按重量百分比包括：Cu：4.50～5.00%，Si：1.20～1.60%，Mn：1.80～2.00%，Fe：0.20～0.30%，Zn：0.05～0.15%，Ti：0.40～0.50%，Zr：0.10～0.20%，Mg：0.20～0.30%，Ni：0.15～0.25%，Cr：0.30～0.40%，Ce：0.02～0.05%，B：0.05～0.10%，余量为Al。

优选地，Cu、Si、Mg、Cr的质量比为4.60～4.80：1.30～1.50：0.24～0.28：0.35～0.38。

优选地，其组分按重量百分比包括：其组分按重量百分比包括：Cu：4.60～4.80%，Si：1.30～1.50%，Mn：1.85～1.95%，Fe：0.20～0.25%，Zn：0.08～0.12%，Ti：0.42～0.46%，Zr：0.13～0.17%，Mg：0.24～0.28%，Ni：0.18～0.22%，Cr：0.35～0.38%，Ce：0.03～0.04%，B：0.06～0.08%，余量为Al。

优选地，Ce、B、Mg、Ti、Zr的质量比为3.5：7：26：44：15。

优选地，其组分按重量百分比包括：Cu：4.70%，Si：1.40%，Mn：1.89%，Fe：0.22%，Mg：0.60%，Zn：0.10%，Ti：0.44%，Zr：0.15%，Mg：0.26%，Ni：0.20%，Cr：0.36%，Ce：0.035%，B：0.07%，余量为Al。

本发明还提出的上述高硬度耐磨凸轮的制备方法，包括如下步骤：熔炼浇注，热挤压，精整，固溶处理，时效处理。

优选地，热挤压步骤中，热挤压温度为400～420℃。

优选地，固溶处理步骤中，升温至350～380℃，保温45～60min，再升温至420～450℃，保温20～25min，再升温至500～530℃，保温4～6h，水冷。

优选地，时效处理步骤中，自然时效150～180min，接着人工时效180～360min，人工时效温度为220～250℃。

Ni和Cu的含量是影响铝合金塑性的重要因素，提高Ni和Cu含量往往可以提高铝合金的强度，因此 Cu 元素在合金中的重量百分比的控制能极大的影响铝合金的强度。而Cu与Mg、Si、Cr配合可提高铝合金强度和抗蚀性能，其中Mg和Si同时加入铝中形成强化相为MgSi的铝镁硅系合金。铝合金里添加Mn元素改变铝合金的再结晶行为，控制合金中的组织结构组份和强度，是减小材料各向异性的重要手段。添加了Mn元素的铝合金，还能增强铝合金的强度和韧度，同时可以使Mg₅Al₈化合物均匀沉淀，改善抗腐蚀性能和焊接性能。

在Al中同时加入Zn和Mg，形成强化相Mg/Zn₂，对铝合金产生明显的强化作用，提高了本发明的强度和抗腐蚀性能。

Ti是铝合金中常用的添加元素，以Al-Ti或Al-Ti-B中间合金形式加入，Ti与Al形成 TiAl₂相，成为结晶时的非自发核心，起细化铸造组织和焊缝组织的作用，钛铝合金可在 600℃或更高的温度下长期使用，能在 -196～253℃低温下保持较好的延性及韧性，避免了金属冷脆性，而且能显著提高合金的强度、硬度和耐磨性。