[發(fā)明專(zhuān)利]激光硬化的曲軸

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710012856.4
• 申請(qǐng)日: 2017-01-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106989096A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邁克爾·A·考普曼斯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 福特汽車(chē)公司
• 主分類(lèi)號(hào): F16C3/06
• 分類(lèi)號(hào): F16C3/06;F16H53/00;F16C1/00;B23P15/14;C21D1/09;C21D9/30
• 代理公司: 北京銘碩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11286
• 代理人: 王秀君,魯恭誠(chéng)

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及曲軸和凸輪軸的制造，包括對(duì)待硬化已磨削的曲軸或凸輪軸的軸頸、凸輪(lobe)和油封的表面進(jìn)行激光硬化。

背景技術(shù)

曲軸和凸輪軸的制造包括許多步驟。歸因于這些軸的特性以及在其制造期間所需的多個(gè)工藝，對(duì)于大批量制造需要多達(dá)25個(gè)操作的較長(zhǎng)工作流，這從而限制了生產(chǎn)率。此外，曲軸或凸輪軸的制造工藝通常包括熱處理，隨后是磨削與精加工。這種順序可能導(dǎo)致許多不期望的事件，例如，在磨削操作期間的壓應(yīng)力損失、軸頸上的頸縮或被硬化的表面區(qū)域的百分比不足。

發(fā)明內(nèi)容

公開(kāi)了一種曲軸硬化方法。該方法可包括：在對(duì)待硬化曲軸的表面進(jìn)行硬化之前，磨削待硬化曲軸的表面，以產(chǎn)生待硬化已磨削曲軸并且在所述曲軸上限定軸頸幾何形狀，從而避免與已硬化曲軸的磨削相關(guān)聯(lián)的壓應(yīng)力損失。該方法還可包括：對(duì)待硬化已磨削曲軸的表面進(jìn)行激光硬化以誘發(fā)壓應(yīng)力。所述表面包括主軸頸、銷(xiāo)軸頸、油封上的表面或工作表面。所述表面的硬化深度為0.15mm或更大。所述表面可包括軸頸的至少85％的表面區(qū)域。所述方法可包括對(duì)鄰近油孔的區(qū)域進(jìn)行硬化，而油孔表面區(qū)域無(wú)金相變化。該區(qū)域可免于發(fā)生頸縮。

在另一實(shí)施例中，公開(kāi)了一種硬化軸的方法。該方法可包括：為了避免與硬化之后的磨削相關(guān)聯(lián)的壓應(yīng)力損失，在對(duì)待硬化軸的表面進(jìn)行硬化之前，磨削待硬化軸的表面，以產(chǎn)生待硬化已磨削軸；由待硬化已磨削軸的3D模型生成表面硬化圖案；根據(jù)表面硬化圖案對(duì)所述表面進(jìn)行激光硬化，以獲得已硬化已磨削的軸并誘發(fā)壓應(yīng)力。所述軸可以是曲軸或凸輪軸。表面硬化圖案可覆蓋一個(gè)或更多個(gè)軸頸、凸輪、油封上的表面或工作表面。所述一個(gè)或更多個(gè)軸頸可包括主軸頸或銷(xiāo)軸頸。所述表面的硬化深度可從0.15mm到0.2mm。表面硬化圖案可覆蓋軸頸的至少85％的表面區(qū)域。表面硬化圖案可覆蓋緊鄰油孔和/或底切的區(qū)域。該區(qū)域可免于發(fā)生頸縮。

在又一實(shí)施例中，公開(kāi)了一種軟軸硬化的方法。該方法可包括：為了防止誘發(fā)與已硬化軸的磨削相關(guān)聯(lián)的拉伸應(yīng)力，對(duì)軟凸輪軸或軟曲軸的表面進(jìn)行磨削以產(chǎn)生已磨削軟軸；對(duì)已磨削軟軸的表面進(jìn)行激光硬化，以產(chǎn)生無(wú)頸縮的激光硬化表面并誘發(fā)壓應(yīng)力。所述表面可包括主軸頸、銷(xiāo)軸頸、油封、凸輪上的至少一個(gè)表面或者一個(gè)或更多個(gè)工作表面。所述一個(gè)或更多個(gè)工作表面可包括軸套表面或帶肩壁表面。所述表面的硬化深度可以是0.15mm或更大。所述表面可包括主軸頸的至少85％的表面區(qū)域。所述表面可包括緊鄰主軸頸或銷(xiāo)軸頸上的底切的區(qū)域，其中，底切無(wú)金相變化。

附圖說(shuō)明

圖1示出了包括根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的曲軸和凸輪軸的示例性的車(chē)輛內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。

圖2示出了示例性的待激光硬化的待硬化已磨削的曲軸的前視立體圖。

圖3示出了示例性的待激光硬化的待硬化已磨削的凸輪軸的前視立體圖。

圖4示出了圖2所示的曲軸的一部分的立體圖。

圖5示出了具有感應(yīng)硬化表面的現(xiàn)有技術(shù)的曲軸的一部分的立體圖。

具體實(shí)施方式

在此描述了本公開(kāi)的實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，所公開(kāi)的實(shí)施例僅為示例，其它實(shí)施例可采用各種可替代的形式。附圖無(wú)需按比例繪制；可夸大或最小化一些特征以顯示特定部件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開(kāi)的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為限制，而僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式利用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的，參照任一附圖示出和描述的各種特征可以與在一個(gè)或更多個(gè)其它附圖中示出的特征結(jié)合，以產(chǎn)生未被明確示出或描述的實(shí)施例。示出的特征的組合提供用于典型應(yīng)用的代表性實(shí)施例。然而，與本公開(kāi)的教導(dǎo)一致的特征的多種組合和變型可被期望用于特定應(yīng)用或?qū)嵤┓绞健?/p>

除非明確地指出，否則在本說(shuō)明書(shū)中指示尺寸或者材料特性的所有數(shù)值量均應(yīng)理解為被詞語(yǔ)“大約”修飾以描述本公開(kāi)的最寬范圍。

首字母縮略詞或其它縮寫(xiě)詞的首次定義適用于本文中相同縮寫(xiě)詞的所有后續(xù)使用，并準(zhǔn)用于最初定義的縮寫(xiě)詞的正常的語(yǔ)法變體。除非明確地做出相反的說(shuō)明，否則對(duì)特性的測(cè)量由前文或后文中針對(duì)相同的特性所參照的相同的技術(shù)來(lái)確定。