[發(fā)明專(zhuān)利]防止凸輪軸凸輪延遲裂紋的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711225517.0
• 申請(qǐng)日: 2017-11-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109837377A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周宏根;范金龍;李國(guó)超;田桂中;李磊;劉金鋒;李純金;景旭文
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C21D9/30
• 分類(lèi)號(hào): C21D9/30;C21D1/28;C21D1/32;C21D1/10;C21D1/18;B23P15/00
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

本發(fā)明公開(kāi)了一種防止凸輪軸凸輪延遲裂紋的方法，包括以下步驟：(1)對(duì)毛坯加工前熱處理：熱處理包括正火和等溫球化退火兩個(gè)階段；(2)對(duì)毛坯進(jìn)行粗加工和精加工；(3)對(duì)加工后的半成品進(jìn)行表面熱處理，表面熱處理采用感應(yīng)淬火強(qiáng)化工藝；(4)對(duì)表面熱處理后的半成品后的毛坯低溫回火；(5)對(duì)低溫回火后的半成品進(jìn)行半精磨，半精磨之后進(jìn)行低溫回火，低溫回火之后進(jìn)行精磨加工后得到所需的凸輪軸。本發(fā)明加工前熱處理包括正火和等溫球化退火，可改善原始毛坯網(wǎng)狀碳化物，得到均勻細(xì)微的珠光體組織；磨削加工過(guò)程中在半精磨與精磨中間增加一次低溫回火，可釋放半精磨過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減小出現(xiàn)裂紋的幾率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及防止凸輪軸凸輪延遲裂紋的方法，屬于凸輪軸機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

凸輪軸是柴油機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵部件，用于控制汽缸的進(jìn)氣和排氣，其加工精度和表面質(zhì)量直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能。凸輪軸工作時(shí)，凸輪表面有很高的周期性接觸應(yīng)力和較快相對(duì)滑動(dòng)速度，這使凸輪軸具有足夠的韌性和剛度，表面具有良好的耐磨性能和抗沖擊性能，需采用“車(chē)削+表面熱處理+磨削”的機(jī)械加工方法。

目前，柴油機(jī)凸輪軸主要加工工序?yàn)椋和嘶?>粗車(chē)->表面熱處理->回火->磨削->磁粉探傷檢驗(yàn)。凸輪表面熱處理后輪廓面可達(dá)到550HV的硬度而心部仍保持一定的韌性，在后續(xù)磨削過(guò)程中，由于磨粒對(duì)工件表面的擠壓以及滑擦可使磨削瞬時(shí)溫度達(dá)上千度，經(jīng)過(guò)冷卻液后，磨削熱應(yīng)力及切削應(yīng)力的耦合作用導(dǎo)致磨削殘余應(yīng)力。原材料的碳化物不均勻存在使球化退火很難獲得均勻一致的球化組織，不僅會(huì)在后續(xù)的磁粉探傷時(shí)產(chǎn)生假性磁痕，還會(huì)在后續(xù)表面淬火后較難獲得均勻的淬火組織，奧氏體晶粒粗大且分布不均勻使工件內(nèi)應(yīng)力增加，熱處理殘余應(yīng)力與磨削殘余應(yīng)力疊加，使磨削后凸輪表面具有較復(fù)雜的殘余應(yīng)力。在加工完成入庫(kù)后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的應(yīng)力釋放使凸輪輪廓表面產(chǎn)生延遲裂紋，導(dǎo)致零件報(bào)廢，如圖2所示，降低零件的良品率和可靠率，因此需要一種新的技術(shù)方案以解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種防止凸輪軸凸輪延遲裂紋的方法，通過(guò)加工前的熱處理以及加工中的表面熱處理以及磨削過(guò)程中的熱處理，穩(wěn)定了尺寸，減小出現(xiàn)裂紋的幾率。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的防止凸輪軸凸輪延遲裂紋的方法，包括以下步驟：

(1)對(duì)毛坯加工前熱處理：熱處理包括正火和等溫球化退火兩個(gè)階段；

(2)對(duì)毛坯進(jìn)行粗加工和精加工；

(3)對(duì)加工后的半成品進(jìn)行表面熱處理，表面熱處理采用感應(yīng)淬火強(qiáng)化工藝；

(4)對(duì)表面熱處理后的半成品后的毛坯低溫回火；

(5)對(duì)低溫回火后的半成品進(jìn)行半精磨，半精磨之后進(jìn)行低溫回火，低溫回火之后進(jìn)行精磨加工后得到所需的凸輪軸。

作為優(yōu)選，所述步驟(1)中，加工前熱處理中包括正火和等溫球化退火兩個(gè)階段，正火階段中，正火溫度為930℃±10℃，保溫6～7h，從爐中取出冷卻；等溫球化退火階段中，等溫球化退火保溫溫度為800℃±10℃，保溫6～7h，快冷至720℃±10℃，保溫6～7h后，以10～20℃/h的速度緩冷至600℃后，從爐中取出空冷。

作為優(yōu)選，所述步驟(3)中，感應(yīng)淬火工藝中加熱過(guò)程分為感應(yīng)預(yù)熱和感應(yīng)加熱兩個(gè)階段。

作為優(yōu)選，所述步驟(3)中，感應(yīng)加熱過(guò)程中，根據(jù)凸輪大小調(diào)整感應(yīng)參數(shù)：感應(yīng)預(yù)熱頻率為500～1000Hz，電源電流為400±20A，功率為95～100KW，預(yù)熱溫度為400℃～500℃；預(yù)熱過(guò)程20s后開(kāi)始加熱過(guò)程，感應(yīng)加熱頻率為3000～6000Hz，功率為120±10KW，加熱時(shí)間為2.5s，淬火溫度為880±50℃；使用淬火液噴水連續(xù)冷卻，淬火液濃度6±1％，淬火液流量100±10L/min。