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        凸輪軸凸輪的磨損及修復(fù)方法

        2014-12-16 18:57:27陳麒
        汽車工程師 2014年9期
        關(guān)鍵詞:動(dòng)件凸輪軸搖臂

        陳麒

        (柳州市技工學(xué)校)

        凸輪機(jī)構(gòu)一般是由凸輪、從動(dòng)件及機(jī)架3個(gè)構(gòu)件組成的高副機(jī)構(gòu)。凸輪通常作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng),從動(dòng)件根據(jù)使用要求設(shè)計(jì),使它獲得一定規(guī)律的運(yùn)動(dòng)。凸輪通常在惡劣的條件下工作,例如:在高溫、高轉(zhuǎn)速與變壓力作用下工作,凸輪工作面與搖臂工作面工作時(shí)產(chǎn)生劇烈摩擦,造成磨損與刮傷,從而影響設(shè)備的工作精度;在高速機(jī)械和重載機(jī)械中,凸輪的磨損就變得更為突出,凸輪磨損后,會(huì)出現(xiàn)進(jìn)氣不足、排氣不暢、發(fā)動(dòng)機(jī)功率明顯下降、溫度增高及耗油量增加等現(xiàn)象,致使凸輪軸無(wú)法工作而報(bào)廢。為此,文章主要從凸輪軸凸輪的磨損及修復(fù)辦法方面進(jìn)行闡述,以期能為提高凸輪的使用效率提供參考。

        1 磨損

        凸輪只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?,便可使從?dòng)件得到任意的預(yù)期運(yùn)動(dòng),而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便,因此在自動(dòng)機(jī)床、輕工機(jī)械、紡織機(jī)械、印刷機(jī)械、食品機(jī)械、包裝機(jī)械及機(jī)電一體化產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。然而在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中,凸輪由于自身的使用特點(diǎn),又存在一系列的問(wèn)題,如:1)凸輪與從動(dòng)件間為點(diǎn)或線接觸,易磨損,只適宜用于傳力不大的場(chǎng)合;2)凸輪輪廓精度要求較高,需用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工;3)從動(dòng)件的行程不能過(guò)大,否則會(huì)使凸輪變得笨重。凸輪在360°的旋轉(zhuǎn)角中,工作面與非工作面的角度分別為124°和236°。部分車型由于“提前角”與“遲后角”不同,工作面并不是124°,但其偏差很小。凸輪軸凸輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,工作面上每一點(diǎn)受搖臂的壓力是不相同的,所以磨損程度也不相同。通常情況下,磨損量與所受搖臂的壓力成正比,即所受搖臂的壓力越大,磨損量也越大。

        2 凸輪的修復(fù)

        磨損失效后的凸輪一般可以通過(guò)修復(fù)來(lái)重新使用,將凸輪軸凸輪修復(fù)至標(biāo)準(zhǔn)尺寸最常用的方法有:電弧堆焊(在CO2氣體介質(zhì)中使用普通焊絲或粉劑焊絲),粉末氣熱噴涂(氣體火焰、電弧及等離子焰),感應(yīng)、激光及等離子粉末堆焊,金屬層電焊等。以下主要介紹3種常見(jiàn)的修復(fù)方式。

        2.1 堆焊

        堆焊作為材料表面改性的一種經(jīng)濟(jì)而快速的工藝方法,越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門零件的制造修復(fù)中。堆焊是在工件的表面或邊緣進(jìn)行熔敷一層耐磨、耐蝕及耐熱等性能金屬層的焊接工藝。不同的工件和堆焊焊條要采用不同的堆焊工藝,才能獲得滿意的堆焊效果。對(duì)于凸輪在內(nèi)的零件修復(fù)來(lái)說(shuō),堆焊的常用方法有:氣體保護(hù)堆焊(CO2氣體保護(hù)電弧堆焊及氬弧焊等)、激光堆焊、感應(yīng)堆焊、振動(dòng)堆焊、等離子堆焊及冷焊堆焊等。國(guó)內(nèi)研究結(jié)果表明:堆焊修復(fù)主要適合于磨損量較大,必須填補(bǔ)大量的材料才能恢復(fù)其原始尺寸的凸輪工作表面。在堆焊材料優(yōu)良、堆焊技術(shù)高超及焊接設(shè)備先進(jìn)的情況下,氬弧堆焊層可以達(dá)到高硬度、無(wú)裂紋及無(wú)咬邊、夾雜和氣孔的優(yōu)良質(zhì)量,非常適合用于凸輪修復(fù)。

        2.2 激光熔覆

        激光熔覆亦稱激光包覆或激光熔敷,是一種新的表面改性技術(shù)。它通過(guò)在基材表面添加熔覆材料,并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法,在基層表面形成與其為冶金結(jié)合的添料熔覆層。激光熔覆由于其優(yōu)點(diǎn)眾多而廣泛應(yīng)用于凸輪修復(fù)等領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)的科研工作者已做出了許多有意義的工作,如:利用激光熔覆技術(shù)修復(fù)受損盤形凸輪的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該工藝方法能生成具有統(tǒng)一寬度和厚度及固體復(fù)合的覆蓋層;盤形凸輪的表面硬度提高了2~3倍。其他研究表明:激光熔覆后凸輪表面平滑,成型美觀;熱影響區(qū)很窄、變形極?。槐砻嫒鄹埠辖饘泳哂休^高的抗磨損性能和比母材高得多的硬度。激光熔覆技術(shù)已不斷在實(shí)際生產(chǎn)修復(fù)過(guò)程中得到應(yīng)用。

        2.3 粉末氣熱噴涂

        熱噴涂是指一系列過(guò)程,在這些過(guò)程中,細(xì)微而分散的金屬或非金屬的涂層材料,以一種熔化或半熔化狀態(tài),沉積到一種經(jīng)過(guò)制備的基體表面,形成某種噴涂沉積層。熱噴涂技術(shù)常用于凸輪等零件在各種磨損狀態(tài)下的表面處理和修復(fù)。該方法使凸輪修復(fù)后具有耐磨、耐蝕、隔熱、抗氧化、絕緣、導(dǎo)電及防輻射等各種優(yōu)良性能。常用的熱噴涂方法有火焰噴涂、氧乙火焰粉末噴涂、氧乙火焰線材噴涂、氧乙火焰噴焊、高速火焰噴涂(HOVF)、電弧噴涂、等離子噴涂、大氣等離子噴涂及低壓等離子噴涂等。目前,熱噴焊等工藝用于凸輪修復(fù)已經(jīng)取得良好進(jìn)展,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)完全達(dá)到規(guī)定要求,有希望能實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的應(yīng)用。

        3 展望

        國(guó)內(nèi)外在凸輪的磨損試、預(yù)防與修復(fù)等方面取得了理論與實(shí)用研究的長(zhǎng)足進(jìn)步,但是仍需要引起維修人員和用戶的高度重視。有些修復(fù)方法必須購(gòu)買或者制造昂貴的設(shè)備,在很多情況下,很多中小企業(yè)中很難行得通,這也需要各企業(yè)根據(jù)自身的生產(chǎn)情況來(lái)分析其經(jīng)濟(jì)可行性。隨著國(guó)內(nèi)生產(chǎn)與修復(fù)技術(shù)的不斷提高,各生產(chǎn)企業(yè)、科研院所也應(yīng)該加強(qiáng)聯(lián)系,實(shí)現(xiàn)預(yù)防與修復(fù)的有機(jī)結(jié)合,提高凸輪的使用壽命。

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