一种高硬度耐磨凸轮及其制备方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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】
[0004]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。
[0005]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%，51:1.20?1.60%，]?11:1.80?2.00%，]\%:0.50?0.70%，211:0.05?0.15%，其余为八1。
[0006]优选地，其组分按重量百分比包括:Cu:4.50?5.00%，S1: 1.20?1.60%,Μη: 1.80?2.00%，Fe:0.20?0.30%，Zn:0.05?0.15%，T1:0.40?0.50%，Zr:0.10?0.20%，Mg:0.20?0.30%，祖:0.15?0.25%，0:0.30?0.40%{6:0.02?0.05%，8:0.05?0.10%，余量为八1。
[0007]优选地，Cu、S1、Mg、Cr的质量比为4.60 ?4.80:1.30 ?1.50:0.24 ?0.28:0.35 ?0.38ο
[0008]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%，S1:1.30?1.50%，Mn:1.85?1.95%，Fe:0.20?0.25%，Zn:0.08?0.12%，T1:0.42?0.46%，Zr:0.13?0.17%，Mg:0.24?0.28%，N1:0.18?0.22%，Cr:0.35?0.38%，Ce:0.03?0.04%，B:0.06 ?0.08%，余量为 Al。
[0009]优选地义6、8、]\%、11、24勺质量比为3.5:7:26:44:15。
[0010]优选地，其组分按重量百分比包括:Cu:4.70%，Si: 1.40%,Μη: 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%，余量为八1。
[0011 ]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。
[0012]优选地，热挤压步骤中，热挤压温度为400?420°C。
[0013]优选地，固溶处理步骤中，升温至350?380°C，保温45?60min，再升温至420?450°C，保温20?25min，再升温至500?530°C，保温4?6h，水冷。
[0014]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°C。
[0015]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、S1、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Μη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 Μη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。
[0016]在A1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。
[0017]Ti是铝合金中常用的添加元素，以Al-Ti或Al-T1-B中间合金形式加入，Ti与A1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°C或更高的温度下长期使用，能在-196?253°C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。
[0018]Cr在铝合金中形成((>111从112等金属间化合物，阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金有强化作用，还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。但会增加淬火敏感性。
[0019]Si是改善流动性能的主要成份，从共晶到过共晶都能得到最好的流动性，还可改善抗拉强度、硬度、切削性以及高温时强度，而使延伸率降低，铝硅合金具有极好的铸造性能和抗蚀性。
[0020]Zr在合金冶炼中能发挥脱氧、除氮、去硫的作用，而且锆具有很强的延展性，铝合金里加入Zr，硬度和强度就会惊人地提高。
[0021]Ce加入铝合金中，极易与金属和非金属作用，生成相应的稳定化合物，使铝合金熔铸时增加成分过冷，细化晶粒，减少二次晶间距，减少合金中的气体和夹杂，填补合金相得表明缺陷，并使夹杂相趋于球化，还可降低熔体表面张力，增加流动性，有利于浇注成锭，还能细化合金的晶粒，新生成的杆状相在晶界上分布抑制了晶界上的位错运动，穿晶分布的杆状相可以在两个晶粒间起到桥接作用，不仅阻止了晶界的滑移，还阻碍了相邻晶粒的相对运动，增强了合金的抗拉强度，强化合金的结构；而且能降低铝合金时效G.P区形成的临界温度，同时Mg与Ce在铝合金中配合作为变质剂，从而获得细小的铸造晶粒，提高了铝合金的强度、硬度和耐磨性。同时Ce对氢的吸附力特别大，能大量吸附和溶解氢，Ce与氢的化合物熔点较高，并且弥散分布于铝液中，以化合物形成的氢不会聚集形成气泡，大大降低铝的含氢量和针孔率；
由于Ce能净化晶界，B、Zr原子能填充晶界空位，降低蠕变过程中晶界扩散速率，提高塑性和强度，在铝合金中加入微量的B、Zr和Ce可改善晶界强度。
[0022]本发明的高硬度耐磨凸轮具有高强度和高硬度，增强了凸轮的抗拉强度和延展性，本发明硬度2 650HV，220°C时的强度2 640MPa，280°C时的强度2 480MPa，320°C时的强度之 280MPa。
【具体实施方式】
[0023]下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0024]实施例1 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%，S1: 1.60%，Μη:1.80%，Fe:0.30%，Zn:0.05%，T 1:0.50%，Zr:0.10%，Mg:0.30%，N1:0.15%，Cr:0.40%，Ce:
0.02%,B:0.10%,余量为 Al o
[0025]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;热挤压步骤中，热挤压温度为400°C;固溶处理步骤中，升温至380°C，保温45min，再升温至450°C，保温20min，再升温至530°C，保温4h，水冷；时效处理步骤中，自然时效180min，接着人工