[發(fā)明專利]一種粉末冶金復(fù)合凸輪及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310676876.3
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN104708006A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王林山;梁雪冰;汪禮敏;王磊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京有色金屬研究總院;有研粉末新材料（北京）有限公司;北京恒源天橋粉末冶金有限公司
• 主分類號: B22F5/08
• 分類號: B22F5/08;F16H53/00;B22F7/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于凸輪技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種粉末冶金復(fù)合凸輪及其制造方法。

背景技術(shù)

裝配式凸輪軸具有質(zhì)量輕、可柔性設(shè)計(jì)和加工、耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于汽車和摩托車的發(fā)動(dòng)機(jī)。傳統(tǒng)的凸輪片一般采用鍛造、擠壓、拉拔等工藝制備而成，然后再進(jìn)行表面淬火處理。采用鍛造工藝直接將鋼片熱鍛成毛坯、再進(jìn)行冷鍛制備尺寸精度高的凸輪片鋼管毛坯。還可以采用冷鍛直接制備凸輪片。也可以直接采用擠壓工藝制備出凸輪片，再進(jìn)行冷拉拔進(jìn)行尺寸控制，再進(jìn)行切割得到尺寸精度很高的凸輪片。人們還開發(fā)采用鋼管直接進(jìn)行冷拔制備凸輪片。上述工藝存在生產(chǎn)工序長、成本高、材料利用率低和成分不易調(diào)整等不足。

為了降低成本，采用常規(guī)粉末冶金制備的凸輪片，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種粉末冶金凸輪的俯視示意圖。該粉末冶金凸輪1的外表邊緣為凸輪形，內(nèi)邊緣為圓形。該粉末冶金凸輪1采用粉末冶金工藝制成，首先采用壓制成形，接著燒結(jié)和熱鍛，然后對凸輪的外邊緣進(jìn)行感應(yīng)淬火，提高凸輪外邊緣的硬度，以滿足使用需要。但是同時(shí)內(nèi)邊緣的硬度也會(huì)有一定的提高，但小于凸輪外邊緣的硬度。采用該種工藝制造的粉末冶金凸輪其缺點(diǎn)是，由于在淬火時(shí)，凸輪的內(nèi)邊緣受淬火影響硬度提高，變脆，這樣在裝配時(shí)容易導(dǎo)致凸輪開裂。

圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中另一種粉末冶金凸輪，該粉末冶金凸輪為復(fù)合凸輪，該粉末冶金復(fù)合凸輪2由不同材料組成的凸輪片2-1和內(nèi)襯2-2組成，所述凸輪片2-1通過粉末冶金方法制成，所述內(nèi)襯2-2可以采用粉末冶金方法或傳統(tǒng)工藝如拉拔、軋制等制成，然后凸輪片2-1和內(nèi)襯2-2復(fù)合形成粉末冶金復(fù)合凸輪2，所述凸輪片2-1和內(nèi)襯2-2的材料不同。如圖2所示，該粉末冶金復(fù)合凸輪2的內(nèi)襯2-2為圓形管或異性管。該粉末冶金復(fù)合凸輪由于采用較軟的內(nèi)襯和較硬的凸輪片復(fù)合而成，因此減少了圖1中所述的粉末冶金凸輪所出現(xiàn)的開裂問題。但是圖2中所述的粉末冶金復(fù)合凸輪也存在一定問題，由于凸輪2-1在桃尖處的厚度大于基圓處的厚度，因此在凸輪收縮時(shí)桃尖處和基圓處對內(nèi)襯2-2的產(chǎn)生的應(yīng)力不同，導(dǎo)致內(nèi)襯2-2的圓度不均勻，需要后續(xù)加工，增加了成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種粉末冶金復(fù)合凸輪及其制造方法，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和內(nèi)襯材料方面做出改進(jìn)，能夠得到內(nèi)孔尺寸精度好、扭矩高、內(nèi)襯和凸輪片硬度分布均勻、緩解應(yīng)力、耐磨性好等的粉末冶金復(fù)合凸輪，并且降低成本。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

該粉末冶金復(fù)合凸輪由兩部分組成：

凸輪片：采用第一材料，包括外邊緣與內(nèi)邊緣，分為基圓部分和桃尖部分；

內(nèi)襯：采用第二材料，包括外邊緣與內(nèi)邊緣，分為基圓部分和桃尖部分；

所述凸輪片的內(nèi)邊緣與所述內(nèi)襯的外邊緣通過冶金結(jié)合復(fù)合在一起；

所述第一材料與第二材料為不同的材料；

所述內(nèi)襯的外邊緣與所述凸輪片的內(nèi)邊緣形狀相同，都與凸輪片的外邊緣形狀相似，呈凸輪形狀。

所述內(nèi)襯的內(nèi)邊緣的形狀為圓形；或與內(nèi)襯的外邊緣形狀相似，呈凸輪形狀。

所述凸輪片的桃尖處內(nèi)外邊緣之間的垂直距離大于或等于凸輪片的基圓處內(nèi)外邊緣之間的垂直距離。

所述內(nèi)襯的內(nèi)邊緣具有0～30個(gè)等分的突起，所述突起的深度為0.01～1.0mm。

所述突起的深度為0.1～0.3mm。

所述第一材為鐵、磷、碳以及添加材料的組合，所述添加材料為鉻、鉬、鎢、銅、鎳、硅、錳元素中的任一種或多種。

所述第一材料的成分組成和質(zhì)量百分比為：0～20%的鉻、0～10%的鉬、0～5%的鎢、0～15%的銅、0～8%的鎳、0～3%的硅、0～3%的錳、0.1～1%的磷、0.1～5%的碳、其余為鐵。

所述第二材料為鐵、碳以及添加材料的組合，所述添加材料為銅、鉬、鎳、鉻元素中的任一種或多種。

所述第二材料的成分組成和質(zhì)量百分比為：0～30%的銅、0～10%的鎳、0～10%的鉬、0～10%的鉻、0～3%的碳、其余為鐵。

本發(fā)明提供的一種粉末冶金復(fù)合凸輪的制造方法，按以下步驟進(jìn)行：

采用第一材料制成凸輪片生坯；

采用與第一材料不同的第二材料制成內(nèi)襯生坯，所述內(nèi)襯外邊緣的形狀與所述凸輪片的內(nèi)邊緣形狀相同且與凸輪片的外邊緣形狀相似，呈凸輪形狀；

將所述凸輪片生坯和內(nèi)襯生坯嵌套在一起；

燒結(jié)嵌套在一起的凸輪片生坯和內(nèi)襯生坯，將凸輪片和內(nèi)襯焊接在一起。

所述內(nèi)襯生坯的高度比凸輪片生坯的高度低0.01～2.00mm。