大型凸轮轴的复合增材制备方法技术

本发明专利技术公开了一种大型凸轮轴的复合增材制备方法，包括如下步骤：先进行轴体的锻造，之后采用激光熔覆工艺在所述轴体上制备凸轮和轴颈；所述凸轮和轴颈的制备同步进行；所述凸轮和轴颈的材质包含铁、铬、碳和硼，所述凸轮和轴颈均依次包括内层、过渡层和表层，由所述内层、过渡层至表层的材质中，所述铬、碳和硼的质量分数逐渐增加。本申请的凸轮轴的制备方法，通过激光熔覆在锻造轴体上复合成形凸轮等特征结构；调控碳、硼等微观元素，获得梯度表层，进而获得整体的“外硬内韧”结构；轴向、径向交替沉积保证高结合强度及低热变形控制。替沉积保证高结合强度及低热变形控制。替沉积保证高结合强度及低热变形控制。

【技术实现步骤摘要】
大型凸轮轴的复合增材制备方法


[0001]本专利技术专利属于凸轮轴
，具体涉及一种大型凸轮轴的复合增材制备方法。

技术介绍

[0002]核电应急柴油机是核电厂安全的最后电源保障，其中凸轮轴是核电应急用柴油发电机中的核心部件之一。凸轮轴在柴油发电机内部高速旋转，最高旋转转速为750rpm。在此转速下，凸轮因为受到来自气阀弹簧和燃烧缸内循环作用力的冲击，凸轮轴的凸轮表面容易产生接触疲劳磨损，凸轮轴的轴颈与轴瓦之间容易产生高温，降低凸轮轴的运行寿命，进而影响柴油发电机的整体稳定和可靠性。凸轮轴宏观上呈细长结构(典型尺寸：长2.4m，直径76mm)，轴上分布着不同相位角的桃形凸轮，通过轮廓线设计以获得阀门开闭的控制；微观结构呈“外硬内韧”的梯度结构，凸轮、轴颈等关键位置的表面高硬度，确保高耐磨、高接触疲劳强度，同时高韧性保证整体的疲劳寿命。
[0003]凸轮轴传统制造工序为铸坯－锻造－热处理－精加工－渗碳，工序复杂加工周期长，任一工序出现缺陷难以修复校正，报废率高，进而导致成本高。此外，一般加工中心难以满足超长大型凸轮轴(>本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型凸轮轴的复合增材制备方法，其特征在于，所述凸轮轴包括轴体以及位于所述轴体上的凸轮和轴颈，所述制备方法包括如下步骤：先进行轴体的锻造，之后采用激光熔覆工艺在所述轴体上制备凸轮和轴颈；所述凸轮和轴颈的制备同步进行；所述凸轮和轴颈的材质包含铁、铬、碳和硼，所述凸轮和轴颈均依次包括内层、过渡层和表层，由所述内层、过渡层至表层的材质中，所述铬、碳和硼的质量分数逐渐增加。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述激光熔覆时，对应设计的凸轮和轴颈的位置，沿所述轴体的轴向进行多道沉积，再沿所述轴体的径向进行多层沉积，依次形成所述的内层、过渡层和表层。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多道沉积时熔覆层之间的搭接率为40％
‑
50％，所述多层沉积时熔覆层之间的搭接率为30％
‑
40％。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述内层的厚度为所述凸轮或轴颈的设计总厚度减去1.5
‑
1.9mm；所述过渡层的厚度为1.0
±
0.1mm，所述表层的厚度为0.7
±
0.1mm。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过渡层的维氏硬度值HV
0.3
为550
‑
720；所述表层的维氏硬度值HV
0.3
为720
‑
800。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述凸轮和轴颈的材质包含18
‑
25％的铬、0.2
‑
2.2％的碳、1.5
‑
5.5％的硼以及余量的铁。7.根据权利要求6所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃恩伟，陆海峰，尹嵩，刘成威，吴树辉，
申请(专利权)人：中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：