[發明專利]一種非調質制動凸輪軸及其制造方法

有效

• 申請號: 201610396237.5
• 申請日: 2016-06-07
• 公開（公告）號: CN107475501B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 趙秀明;徐旗釗;陳亮;李慎;劉磊;王占花;毛向陽;王章忠;徐劍峰
• 申請（專利權）人: 江蘇恒力制動器制造有限公司;南京工程學院
• 主分類號: C21D9/30
• 分類號: C21D9/30;C21D1/42;C21D1/28;C21D1/10;F16H53/02;F16D65/16
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 鄧麗

本發明涉及一種非調質制動凸輪軸及其制造方法，包括下料→感應加熱→預鍛→終鍛→切邊→校直→控制冷卻→感應正火→機加工→局部表面感應淬火和回火。采用Φ25～60的F45MnVS棒料，通過鍛造工序對工件的凸輪部位局部進行鍛造；在校直工序后，然后將工件分散放置于空氣中，以1.8℃/s左右的冷卻速度冷卻至室溫，然后對工件凸輪部位進行感應正火處理。機加工后采用表面中頻感應淬火的方式對工件進行局部強化處理，控制有效硬化層深在1.5~5mm；最后在4h內進行200℃回火2h，得到所述凸輪軸。所述凸輪軸具有較好的組織均勻性和較高的力學性能。

技術領域

本發明涉及一種鍛件及其制造方法，具體是一種非調質制動凸輪軸及其制造方法。

背景技術

近年來，汽車工業朝著輕量化、高性能、低排放和低成本的方向發展，非調質鋼以其節能、減排、低成本、性能優越而日趨廣泛用于汽車鍛件。制動凸輪軸是鼓式制動系統中的主要配件之一，要承受一定的扭矩，驅動制動蹄制動要求凸輪軸具有良好的力學性能。目前，制動凸輪軸大多采用調質鋼制造，其繁瑣的調質、校直等工序，生產成本高、能量消耗大，加劇了環境污染，且存在淬火變形、開裂等質量問題，與汽車工業發展中的節能減排不相符。

發明內容

為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供了一種制動凸輪軸，采用非調質鋼制造，可以簡化工藝，提高凸輪軸的力學性能，并實現良好的經濟效益和社會效益。

所述非調質制動凸輪軸的制造方法，包括：下料、感應加熱、預鍛、終鍛、切邊、校直、控制冷卻、感應正火、機加工、局部表面感應淬火和回火。

所用材料為Φ25～60的F45MnVS棒料。通過預鍛和終鍛工序對工件的凸輪部位局部進行鍛造；預鍛加熱溫度為950～1250℃，終鍛溫度為850～1050℃；工件切邊后的溫度約為820～1000℃，工件校直后的溫度約為780～960℃。所述校直工序后，將工件分散放置于空氣中，以1.8℃/s左右的冷卻速度冷卻至室溫。對工件凸輪部位進行800~950℃感應正火處理，然后對上述工件控制冷卻后進行必要的機加工，并采用表面中頻感應淬火的方式對工件有耐磨性要求的凸輪和軸頸部位進行局部強化處理，控制軸頸部位有效硬化層深為1.5~3.5mm，凸輪周圍為1.5~5mm；完成所述感應淬火工序后，在4h內進行200℃回火2h，得到所述凸輪軸。

所述感應加熱的加熱溫度設為950～1250℃，適宜的加熱溫度，微合金元素能夠充分固溶于奧氏體，實現彌散析出強化。加熱溫度過高，會造成高溫下奧氏體晶粒粗大，力學性能下降。

所述控制冷卻工序將工件分散空冷，有利于提高提高組織均勻性，獲得良好的力學性能。

所述感應正火處理，能夠將熱鍛過程中凸輪部位粗大的組織細化，進一步提高工件的韌塑性以及疲勞強度。

所述局部表面感應淬火的強化方式，能夠在表面快速形成較高的殘余壓應力，抵消掉部分扭轉應力，控制軸頸部位有效硬化層深為1.5~3.5mm，凸輪周圍為1.5~5mm，將薄弱的拉應力區移向低應力的中心方向，從而大幅度提高扭轉疲勞強度。采用局部表面中頻感應淬火能夠節省能源、降低成本、縮短加工周期，及時回火能夠釋放部分殘余應力，降低脆性，提升凸輪軸的強韌性。

采用上述方法制造得到的非調質制動凸輪軸，包括凸輪軸頭部和桿部，為整體實心結構，由同一種材料局部加熱鍛造而成。鍛后組織為珠光體+鐵素體，硬度為230~300HB，桿部性能與凸輪部位一致，凸輪軸頭部強度高于桿部，感應正火后組織有所細化，塑韌性得到提高；軸頸部位與凸輪部位經表面感應淬火和回火后，表面形成硬化層，硬化層組織為回火馬氏體，硬度為52~63HRC；心部為珠光體+鐵素體，表面感應淬火后工件的表面耐磨性、疲勞強度得到提高。