一種低摩擦高壽命挺柱的製作方法

2023-05-29 06:22:31

專利名稱：一種低摩擦高壽命挺柱的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於內燃機零部件領域，特別是涉及一種具有低摩擦、高壽命的內燃機用挺柱。
背景技術：
面對汽車的普及、環境保護要求的提高和石油資源供應短缺的趨勢、對汽車的經 濟性和環保性提出了越來越高的要求，而新能源汽車替代傳統內燃機汽車成為主流還需要較長的時間，對內燃機來說，降低能耗，減少排放，提高使用經濟性是當今技術研發的主要方向。通過降低內燃機維持自身運轉而驅動相關機構運動時所需的摩擦功，可有效降低燃料消耗和減少排放。挺柱作為內燃機關鍵零部之一，廣泛應用於氣門機構和缸內直噴高壓共軌油泵驅動機構中，降低其工作運動過程中的摩擦功和提高使用壽命，可顯著提高內燃機經濟性和環保性。目前挺柱常用材料為鑄鐵或合金鋼，通過添加合金或熱處理來改善材料性能，也有在挺柱工作面上焊接合金片來滿足對挺柱的耐磨性要求，但因材料和加工精度影響，摩擦損耗較大，使用壽命也很難達到與發動機等壽命。

實用新型內容本實用新型的發明目的在於針對上述存在的問題，提供一種在功能面上具有減摩耐磨層的挺柱，可顯著降低摩擦損耗，提高使用壽命。本實用新型的技術方案是這樣實現的一種低摩擦高壽命挺柱,包括挺柱主體,其特徵在於在所述挺柱主體的工作表面設置有減摩耐磨層。本實用新型所述的低摩擦高壽命挺柱，其所述減摩耐磨層塗覆在挺柱主體端面、外圓或其他工作面。本實用新型所述的低摩擦高壽命挺柱，其所述減摩耐磨層由表層和底層組成，所述表層為a-C:H，底層為Cr+W-C:H或Cr+CrN。本實用新型所述的低摩擦高壽命挺柱，其所述減摩耐磨層厚度為0. 001
0.005mm,所述表層厚度> 0. 0005mm,所述底層厚度> 0.0005mm。本實用新型所述的低摩擦高壽命挺柱，其所述減摩耐磨層與挺柱主體的結合力為HFl HF4級，表面顯微硬度大於2000HV，表面粗糙度< RaO. 2 u m，摩擦係數< 0. I。本實用新型所述的低摩擦高壽命挺柱，其所述挺柱主體上、被塗覆減摩耐磨層的工作面基體的表面硬度彡500HV，表面粗糙度彡RaO. 2 u m0本實用新型所述的低摩擦高壽命挺柱，其所述減摩耐磨層的加工是通過物理氣相沉積技術和離子加強化學氣相沉積技術實現的，塗覆過程溫度低於200°c。本實用新型通過在挺柱工作面設置減摩耐磨層後，表面顯硬度顯著提高，可達2000HV以上，摩擦係數降低到0. I以下，使挺柱具備了低摩擦、高耐磨性，減摩耐磨層與挺柱的基體具有極強的結合力，可以承受更高的載荷和適用更嚴酷的工作環境。與不帶減摩耐磨塗層的挺柱相比，摩擦損失減少25 45%耐磨性提高10 20倍，有效降低了內燃機的燃油消耗和排放，提高了經濟性。

圖I是本實用新型的結構剖視示意圖。圖2是本實用新型中減摩耐磨層的結構示意圖。圖3是本實用新型其中一種杯形液壓挺柱的結構示意圖。圖4是本實用新型其中一種柱形機械挺柱的結構示意圖。圖5是本實用新型其中一種柱形液壓挺柱的結構示意圖。圖6是本實用新型其中一種菌狀機械挺柱的結構示意圖。圖7是本實用新型其中一種菌狀液壓挺柱的結構示意圖。圖中標記1為挺柱主體，2為減摩耐磨層,2a為表層,2b為底層,3為工作面基體。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型作詳細的說明。為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。實施例I :如圖I所示，一種低摩擦高壽命挺柱，包括挺柱主體1，塗層前挺柱主體I的工作面基體3表面硬度> 500HV，表面粗糙度彡RaO. 2 iim，在所述挺柱主體I底部的工作表面沉積減摩耐磨層2，其中挺柱主體的工作表面為與配氣機構凸輪接觸面，所述減摩耐磨層2通過物理氣相沉積技術和離子加強化學氣相沉積技術實現，塗覆過程溫度低於200°C。所述減摩耐磨層2還可以塗覆在挺柱主體I端面、外圓或其他工作面。如圖2所示，所述減摩耐磨層2由表層2a和底層2b組成，所述表層2a為a_C:H，底層2b為Cr+W-C:H或Cr+CrN，所述減摩耐磨層2厚度為0. 001 0. 005mm，a_C:H塗層厚度彡0. 0005mm, Cr+W_C:H或Cr+CrN塗層厚度> 0.0005mm。所述減摩耐磨層與挺柱主體的結合力為HFl HF4級，表面顯微硬度大於2000HV，表面粗糙度< RaO. 2 u m,摩擦係數
^ 0. Io實施例2 :如圖3所示，一種低摩擦高壽命液壓氣門挺柱，包括挺柱主體1，塗層前挺柱主體I的工作面基體3表面硬度578HV，表面粗糙度RaO. 17 u m，在所述挺柱主體I底部的工作表面沉積減摩耐磨層2，其中挺柱主體的工作表面為與配氣機構凸輪接觸面，所述減摩耐磨層2通過物理氣相沉積技術和離子加強化學氣相沉積技術實現，塗覆過程溫度為180± 10°C，塗層總厚度為0. 0037mm,塗層表面實測硬度3050HV，結合力為HF3級，表面摩擦係數為0. 07，在一款4缸16氣門發動機配氣機構上與現常用不帶減摩耐磨層的挺柱對比測試，摩擦損失降低33%，500小時可靠性實驗後，圖層表面無可視接觸磨損痕跡和可測量磨損。如圖3-7所示，為本實用新型的主要應用，如內燃機杯形液壓挺柱、內燃機柱形機械挺柱、內燃機柱形液壓挺柱、內燃機菌狀機械挺柱、內燃機菌狀液壓挺柱，這些挺柱應用於內燃機配氣機構或缸內直噴高壓共軌系統油泵驅動機構。[0027]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本
實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種低摩擦高壽命挺柱，包括挺柱主體(I)，其特徵在於在所述挺柱主體(I)的工作表面設置有減摩耐磨層(2 )。
2.根據權利要求I所述的低摩擦高壽命挺柱，其特徵在於所述減摩耐磨層(2)塗覆在挺柱主體(I)端面、外圓或其他工作面。
3.根據權利要求I或2所述的低摩擦高壽命挺柱，其特徵在於所述減摩耐磨層(2)由表層(2a)和底層(2b)組成，所述表層(2a)為a_C:H，底層(2b)為Cr+W_C:H或Cr+CrN。
4.根據權利要求3所述的低摩擦高壽命挺柱，其特徵在於所述減摩耐磨層(2)厚度為0.OOl 0. 005mm，所述表層(2a)厚度彡0. 0005mm，所述底層(2b)厚度彡0.0005mm。
5.根據權利要求4所述的低摩擦高壽命挺柱，其特徵在於所述減摩耐磨層(2)與挺柱主體(I)的結合力為HFl HF4級，表面顯微硬度大於2000HV，表面粗糙度彡RaO. 2 y m，摩擦係數≤0. I。
6.根據權利要求5所述的低摩擦高壽命挺柱，其特徵在於所述挺柱主體(I)上、被塗覆減摩耐磨層(2)的工作面基體(3)的表面硬度彡500HV，表面粗糙度彡RaO. 2iim。
7.根據權利要求6所述的低摩擦高壽命挺柱，其特徵在於所述減摩耐磨層(2)的加工是通過物理氣相沉積技術和離子加強化學氣相沉積技術實現的，塗覆過程溫度低於200°C。
專利摘要本實用新型公開了一種內燃機用低摩擦高壽命挺柱，包括挺柱主體，在所述挺柱主體的工作表面設置有減摩耐磨層。本實用新型通過在挺柱工作面進行塗層後，使其表面硬度提高到2000HV以上，摩擦係數降低到0.1以下，使挺柱具備了低摩擦和高耐磨性，塗層與挺柱金屬基體結合力為HF1～HF4級，可以承受更高的載荷和適用更嚴酷的工作環境。與未塗層挺柱相比，摩擦功損耗降低25～45%，使用壽命提高10～20倍，有效降低了內燃機燃油消耗和排放，提高了內燃機的經濟性。
文檔編號B32B33/00GK202431316SQ20122001271
公開日2012年9月12日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者向明朗, 廖建洪, 譚建偉, 陽宇 申請人:綿陽富臨精工機械股份有限公司