一種發(fā)動機(jī)凸輪及其加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)凸輪技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)動機(jī)凸輪及其加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]凸輪軸是活塞發(fā)動機(jī)里的一個部件，它的作用是控制氣門的開啟和閉合動作，需要承受很大的扭矩和耐磨性，因此設(shè)計中隊凸輪軸在強(qiáng)度、硬度和支撐方面的要求很高。由于氣門運(yùn)動規(guī)律關(guān)系到一臺發(fā)動機(jī)的動力和運(yùn)轉(zhuǎn)特性，因此凸輪軸設(shè)計在發(fā)動機(jī)的設(shè)計過程中占據(jù)著十分重要的地位。凸輪軸的主體是一根與氣缸組長度相同的圓柱形棒體，上面并排有若干個凸輪，用于驅(qū)動氣門。輪軸的一端是軸承支撐點，另一端與驅(qū)動輪連接，凸輪的側(cè)面呈桃形，目的在于在盡可能短的時間內(nèi)完成氣門的開、閉動作，保證氣缸充分的進(jìn)氣和排氣。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)一般采用冷硬鑄鐵、硬質(zhì)鑄鐵、和鋼料制造整體式凸輪軸，或者以粉末冶金工藝制造凸輪，無縫鋼管制造芯軸，通過焊接、燒結(jié)、機(jī)械的方法制造組合式凸輪軸。整體式凸輪軸的問題在于實現(xiàn)減輕重量的要求非常困難，為了減輕凸輪軸的重量，加工成本非常高；在提高凸輪桃形外表面的耐磨性方面，制造上也是很難的技術(shù)問題。另外，整體式凸輪軸不利于提高性能及采用多氣門結(jié)構(gòu)。組合式凸輪軸在減輕重量，降低加工成本以及提高性能及采用多氣門結(jié)構(gòu)方面有所改善，但是由于現(xiàn)有粉末冶金技術(shù)制造的凸輪的工作面和基體采用相同材料，在相同加工條件下完成，很難同時兼顧工作面的耐磨性和基體的韌性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提出一種發(fā)動機(jī)凸輪，同時具備耐磨性和基體的韌性。本發(fā)明的另一目的是提供一種上述發(fā)動機(jī)凸輪的加工方法。
[0005]技術(shù)方案:為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種發(fā)動機(jī)凸輪，包括基體和工作面，所述的工作面直接熔覆在基體上；其中，基體與工作面材質(zhì)不同，工作面為具有較好耐磨性的粉末冶金層，基體為具有較強(qiáng)韌性的粉末冶金基體。
[0006]所述的基體為整體呈桃形的結(jié)構(gòu)。
[0007]在所述的基體中間設(shè)有軸孔用于與凸輪軸相連，軸孔上設(shè)有齒。
[0008]在所述基體的側(cè)面上設(shè)有2個孔。
[0009]所述工作面設(shè)在基體的尖部位置。
[0010]所述工作面厚度為l~2mm。
[0011]所述基體的粉末冶金原料組成為:鐵:余量，銅:1~5%，鎳:1~5%，碳:0~0.8%，雜質(zhì):不大于2%。
[0012]所述工作面的粉末冶金原料組成為:鎳:余量，鐵:0~5%，碳:0~0.8%，硅:2.5-7.5%，硼:0.5-3.0%，雜質(zhì):不大于 2%。
[0013]一種所述的發(fā)動機(jī)凸輪的加工方法，混合粉末冶金各組分，然后在160噸成形機(jī)上成形，1120°C ±10°C燒結(jié) 30±10 分鐘，820°C ± 10°C淬火 80± 10 分鐘；180°C ±10°C 回火60 ± 10分鐘；激光熔覆工作面，激光功率2~8KW，熔覆速度4~20mm/s，送粉速度10~100g/min，氬氣或氮氣保護(hù)氣氛；研磨。
[0014]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特色和創(chuàng)新點如下:本發(fā)明具有節(jié)省原材料成本，簡化生產(chǎn)工藝，有效改善產(chǎn)品工作面耐磨性與基體韌性矛盾的優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0015]圖1是發(fā)動機(jī)凸輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是發(fā)動機(jī)凸輪的剖視圖；
圖3是發(fā)動機(jī)凸輪的側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0017]如圖1和圖2所示，發(fā)動機(jī)凸輪包括基體I和工作面2，基體I為整體呈桃形的結(jié)構(gòu)，中間設(shè)有軸孔3用于與凸輪軸相連，軸孔3上設(shè)有齒4，在基體I的側(cè)面上設(shè)有2個孔5。工作面2設(shè)在基體I的尖部位置，通過焊接方式與基體I連接成一體。工作面2為具有很好耐磨性能的粉末冶金層，厚度為l~2mm。基體I為具有較強(qiáng)韌性的粉末冶金基體。
[0018]基體I的粉末冶金原料組成為:鐵:余量，銅:1~5%，鎳:1~5%，碳:0~0.8%，雜質(zhì):2%最大。
[0019]工作面2的粉末冶金原料組成為:镲:余量，鐵:0~5%，碳:0~0.8%，硅:2.5-7.5%，硼:0.5-3.0%，雜質(zhì):2%最大。
[0020]該發(fā)動機(jī)凸輪的制備工藝為:混合粉末冶金各組分，然后在160噸成形機(jī)上成形，1120°C ±10°C燒結(jié) 30±10 分鐘，820°C ± 10°C淬火80± 10 分鐘；180°C ±10°C 回火60±10分鐘；激光熔覆工作面，激光功率2~8KW，熔覆速度4~20mm/s，送粉速度10~100g/min，氬氣或氮氣保護(hù)氣氛；研磨。
[0021]凸輪的耐磨性和韌性通過硬度和開環(huán)強(qiáng)度的指標(biāo)來測定，具體結(jié)果如下:
I)硬度:表面硬度400-650 ；0.1-0.5深度硬度:HVa2 550最??；0.9深度硬度:HV0.2 520最小;心部硬度-HV10 370最小。
[0022]2)開環(huán)強(qiáng)度:破壞力:35000牛頓最??；位移量:0.35毫米最小。
[0023]3)耐磨性:將通過本方法制造的凸輪軸總裝成發(fā)動機(jī)總成進(jìn)行試驗，結(jié)果較普通粉末冶金技術(shù)成形的凸輪軸耐磨試驗時間提升40~50%。
[0024]4)韌性:將通過本方法制造的凸輪軸總裝成發(fā)動機(jī)總成進(jìn)行試驗，結(jié)果較普通粉末冶金技術(shù)成形的凸輪軸耐磨試驗時間提升10~20%。
【主權(quán)項】
1.一種發(fā)動機(jī)凸輪，其特征在于，包括基體(I)和工作面(2)，所述的工作面(2)直接熔覆在基體(I)上；其中，基體(I)與工作面(2)材質(zhì)不同，工作面(2)為具有較好耐磨性的粉末冶金層，基體(I)為具有較強(qiáng)韌性的粉末冶金基體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)凸輪，其特征在于:步驟I)中，所述的基體(I)為整體呈桃形的結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動機(jī)凸輪，其特征在于:在所述的基體(I)中間設(shè)有軸孔(3)用于與凸輪軸相連，軸孔(3)上設(shè)有齒(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)凸輪，其特征在于:在所述基體(I)的側(cè)面上設(shè)有2個孔(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)凸輪，其特征在于:所述工作面(2)設(shè)在基體(I)的尖部位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)凸輪，其特征在于:所述工作面(2)厚度為l~2mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)凸輪，其特征在于:所述基體(I)的粉末冶金原料組成為:鐵:余量，銅:1~5%，鎳:1~5%，碳:0~0.8%，雜質(zhì):不大于2%ο
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)凸輪，其特征在于:所述工作面(2)的粉末冶金原料組成為:鎳:余量，鐵:0~5%，碳:0~0.8%，硅:2.5-7.5%，硼:0.5-3.0%，雜質(zhì):不大于2%。
9.一種權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)凸輪的加工方法，其特征在于:混合基體的粉末冶金各組分，然后在160噸成形機(jī)上成形，1120°C ±10°C燒結(jié)30±10分鐘，820°C ±10°C淬火.80 ±10分鐘；180°C ± 10°C回火60 ±10分鐘；激光熔覆工作面，激光功率2~8KW，熔覆速度.4~20mm/s，送粉速度10~100g/min，氬氣或氮氣保護(hù)氣氛；研磨。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)動機(jī)凸輪及其加工方法，該凸輪包括基體和工作面，工作面通過焊接方式與基體連接成一體；其中，基體與工作面材質(zhì)不同，工作面為具有較好耐磨性的粉末冶金層，基體為具有較強(qiáng)韌性的粉末冶金基體。該加工方法為先混合粉末冶金各組分，然后成形，燒結(jié)，熱處理，激光熔覆，研磨，與芯軸連接。本發(fā)明具有節(jié)省原材料成本，簡化生產(chǎn)工藝，有效改善產(chǎn)品工作面耐磨性與基體韌性矛盾的優(yōu)勢。
【IPC分類】C22C38-16, F01L1-04, B22F3-16, B22F3-24
【公開號】CN104879179
【申請?zhí)枴緾N201510290112
【發(fā)明人】胡云峰, 張一
【申請人】揚(yáng)州意得機(jī)械有限公司, 赫格納斯（中國）有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年6月1日