摩擦增加层制造技术

部件（１）上的摩擦力增加层，其通过在用作部件（１）的连接面（２）的表面上离心涂镀硬质材料颗粒（３）而这样得到，使硬质材料颗粒（３）插入部件（１）的连接面（２）中，但从该连接面凸出来，其中，要么硬质材料颗粒（３）的全部表面，要么仅有部分表面与部件（１）的材料形成物质接触，并且部件（１）的连接面（２）不完全地，特别是小于等于３０％的连接面被硬质材料颗粒（３）所覆盖。

【技术实现步骤摘要】

0001本专利技术涉及部件上的摩擦增加层，通过在用作部件连接 面的表面上离心涂镀(aufschleudem)硬质材料颗粒而得到该摩擦增加 层。
技术介绍
0002上部配有凸轮轴的内燃机通过齿轮皮带或链条完成其气门 传动装置的连接和控制。为此要在曲轴的端面旋装上一个皮带轮或链 轮。对该固定方式有较高的要求，因为在定位和固定后连接处不允许再 松开。此外，这个连接处还应可以传输380至400Nm的高摩擦扭矩。0003对于低负荷的发动机来说，简单的螺旋连接就足够了，而 高负荷的动力发动机则需要可以防止连接处松开的、具有更可靠的摩擦 连接。所以目前通常情况是在皮带轮的两侧上使用O.lmm厚的钢制垫 片。这些垫片上配有一个50 pm厚的电镀镍层，其中含有5%至20%尖 利的金刚石。这种方法的缺点是相对较高的制造成本并伴随着镍-金刚石 垫片的储存问题。此外在安装中还必须安装两个附加部件。另外鉴于镍 -金刚石垫片相应的几何结构和曲轴和传动轮所使用的材料组合，其只能 产生最大约为350 Nm的摩擦扭矩，而且不是在所有情况中其都足以安 全传输所施加的转矩。0004解决该问题的方法是，在齿轮皮带轮/链轮上自己产生较大摩擦作用而不使用垫片。0005以往是通过在齿轮皮带轮两侧的接触面上插入尖锐的碳化物或氧化物来实现的。尤其是以下几种方法也是公认可以实现高摩擦扭矩的方法。 在接触面上涂上粘合剂，之后在上面撒上或吹入尖锐的碳化 物或氧化物。先粘上一张双面的胶粘带，然后再撒上尖锐的碳化物或氧化 物。 借助高速火焰喷涂将带有坚硬颗粒的WC-Co喷镀层涂到齿 轮皮带轮的两侧。 在使用填料线材的情况下，借助电弧线材喷涂而在齿轮皮带 轮两侧涂上一层可以含有坚硬且尖锐的硼化物、氧化物或碳化物 的喷涂层。0006这种方法的缺点在于，粉末装料不能完全充分地被涂敷。 有时若干粉末层还会相互叠加。这样可能导致在动态应力下过早建立连 接，甚至松开。0007粘上的颗粒还会导致其它问题如果齿轮皮带轮在发动机 室内被置于润滑油之中，则在运行中粘合剂可能被溶解并且颗粒会被洗 掉，这样会增加发动机的磨损。另一方面，当这样处理过的齿轮皮带轮 作为备件储存较长时间，然后被处理时，粘合剂可能会硬化，而且在运 输时颗粒可能从粘着剂中脱离下来。0008高速火焰喷涂或电弧线材喷涂的喷涂层虽然产生具有很高 扭矩的摩擦连接，但因为所使用的喷涂材料的原因，所以成本很高。0009EP 1 215 400 A2公开了一种可以相互进行力配合的可连接 部件，其具有平坦的、可以彼此相接合的连接面，在这些连接面之间的 接合缝中可以填入比部件的基材具有更高硬度和强度的形状配合材料， 所述形状配合材料是在部件的至少一个连接面上所涂敷的、具有从层表 面凸出的结晶体的结晶硬质材料层。0010DE 103 00 966 B4公开了一种滑动层、其应用及其制造方 法。通过在滑面上对材料颗粒进行冷喷涂压紧而得到这种滑动层，材料 颗粒的一部分镀在表面上且一部分插入到表面中。材料颗粒可以由硬质 材料构成，可以选自金属、金属间化合物(intermetallischen phasen)或 元素Si、 Cr、 Mo、 W、 Ti和/或A1的碳化物或氮化物陶瓷。0011与此相对的是本专利技术的任务是为解决以上问题而提供一种 可以选择的解决方案，其不必使用垫片就可以实现在齿轮皮带轮/链轮上 自动产生高摩擦作用的功能。
技术实现思路
0012通过权利要求1中所述的摩擦增加层以及根据权利要求10 在可以相互进行力配合的可连接部件中的其应用解决了这--任务。0013通过在用作部件连接面的表面上离心涂镀硬质材料颗粒而 这样得到该摩擦增加层，使硬质材料颗粒插入部件的连接面中，但从该 连接面凸出来，其中，要么硬质材料颗粒的全部表面，要么仅有部分表 面与部件的材料形成物质接触，并且部件的连接面不完全地，特别是小 于30%的连接面被硬质材料颗粒所覆盖。0014根据必须要传输的摩擦扭矩，可以选择层分别被硬质材料 颗粒覆盖0%至30%。当仅需传输较小的摩擦扭矩时，选择大于0%并小 于等于5%的覆盖。优选的覆盖在5%和20%之间，因为在这个区间内即 使只涂少量的颗粒，仍能产生相当高传输的摩擦扭矩。通过选择0%至 30%的覆盖，视指定的负荷不同可以制得具有任意可传输的摩擦扭矩的 相同部件。0015由专利DE 103 00 966 B4 (参见以上内容)得知，通过所 谓的冷喷涂可以将某些减少摩擦的材料涂布到所接触的滑面和连接面 上。根据这种方法可以将碳化物如SiC或A1203离心涂镀到部件的表面 上。0016基于较高的动能，这些非常坚硬的颗粒(SiOHV2000、 A1203>HV 1500)被打入部件的表面，例如齿轮皮带轮(烧结钢 HV250) 并在那留在材料中。。0017但另一方面我们知道，借助冷喷涂技术不能加工出一个完 整的碳化物或氧化物层。只可以由低熔点金属，如锌、锡、铝、铜形成 层。当载气(氮气)在换热器中被加热到T〉500-800。C时，才可以通 过冷喷涂技术形成高熔点材料的涂层。0018为了在连接表面上生成不完全的涂层或覆盖层，经过慎重 考虑才使用当前这种效果。只在部件的连接面上涂一层不完整的硬质材 料颗粒层，例如单层的碳化物/氧化物。根据要求可传输的摩擦扭矩，可 以通过选择喷涂时间而在5%和30%之间选择表面的覆盖层/涂房。0019当连接被拉紧时，"包含"在表面中的硬质材料颗粒被压入配合体(部件)中，并通过微观的型面贴合而形成一种紧密的咬合连接 和一种部件啮合方式。当硬质材料颗粒的强度合适时，只有当接触体至 少一个的表面上出现磨损和沟槽状磨损时，连接处才可能出现滑转，这种滑转导致形成测量的高摩擦值，例如380-400 Nm的摩擦力矩。0020通过只使用唯一一 "层"尖锐颗粒，可以确保这些颗粒在部件之间产生形状相配合的连接。0021这样生成的涂层适合用于齿轮皮带轮上以及曲轴和螺杆杆之间或凸轮轴和螺杆杆之间的支撑面。0022优选通过热喷涂方法生成涂层。特别优选使用冷喷涂作为热喷涂法。0023所使用的硬质材料颗粒优选由金属、金属间化合物或元素 Si、 Cr、 Mo、 W、 Ti和/或A1的碳化物或氮化物或氧化物陶瓷构成。0024如果使用冷喷涂作为热喷涂法，则优选使用由碳化硅、氧 化铝、金刚石、金刚石形式的碳或类似金刚石的碳形成的硬质材料颗粒。。0025此外，还有使用低熔点金属粉末，如锌、锡、铝、铜的可 能性，可以在这种粉末中混入尖锐的碳化物/氧化物并一同进行喷涂。优 选可以使用锌粉，因为其具有良好的防腐效果而且成本低。0026通过使用各种输出粒度可以优化连接处的结构。 一般情况 下使用25至250 Mm的颗粒尺寸，但更大的颗粒级分也适合。0027使用预热的氮气时，冷喷涂的温度最高为200°C，这样不 会损坏所使用的碳化硅。0028根据所使用的部件基材硬度的不同，可以放弃通过金刚砂 喷射进行机械性粗糙化，因为颗粒由于高动能的原因而被直接打入表面 中。0029为了产生涂层，还可以使用其他的热喷涂法。因此高速火 焰喷涂法可以作为热喷涂法使用，此时优选硬质材料颗粒由碳化钨/钴组 成。使用高速火焰喷涂法时，在燃烧室中在高燃烧压力下本文档来自技高网...

【技术保护点】
部件（１）上的摩擦增加层，其通过在用作部件（１）的连接面（２）的表面上离心涂镀硬质材料颗粒（３）而这样得到，使硬质材料颗粒（３）插入部件（１）的连接面（２）中，但从该连接面凸出来，其中，硬质材料颗粒（３）的全部表面或仅有部分表面与部件（１）的材料形成物质接触，并且部件（１）的连接面（２）不完全地，特别是小于等于３０％的连接面被硬质材料颗粒（３）所覆盖。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A慕斯琛，CM韦珀尔特，M波尔达，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]