CN103953407A - 一种发动机凸轮轴及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明所述的一种发动机凸轮轴，包括主轴、多个凸轮和轴承，其中凸轮轴主轴部分为一种材料，用来保持韧性、保证强度。每一凸轮表面的部分采用另一种耐磨材料形成耐磨层，可以耐磨损，从而有效保证了发动机凸轮轴的使用寿命。其制备方法，省去热处理淬火工序、探伤工序和硬度检查工序，并且没有因淬火在表面产生轻微裂纹的废品损失，综合经济成本、质量成本低。

Description

一种发动机凸轮轴及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种发动机凸轮轴，具体地说是一种发动机凸轮轴及其制备方法。

背景技术

凸轮轴是发动机里的主要部件之一,它的作用是控制气门的开启和闭合动作。由于气门运动规律关系到一台发动机的动力和运转特性，因此凸轮轴设计在发动机的设计过程中占据着十分重要的地位。

发动机的凸轮轴上有泵油的油泵凸轮，配气的进气凸轮和排气凸轮。现有的凸轮轴材料都是同质的，通常用球墨铸铁制造。工艺一般是先铸造或锻造成毛坯，然后做粗加工、半精加工，然后上磨床等机床精加工，直到做成成品。为了提高油泵凸轮、进气凸轮和排气凸轮的硬度和耐磨性，对凸轮表面采用中频淬火或者高频淬火的方法。也有采用45号钢或者40Gr钢锻打件的，凸轮表面也是采用中频淬火或者高频淬火的方法。

现有技术存在的问题：

1、现有的技术对凸轮轴凸轮表面在精加工前，采用中频淬火、高频淬火，因为含碳量高，淬火表面的金相组织变化产生应力，淬火使凸轮轴凸轮桃形表面会产生轻微裂纹。

2、需要对凸轮表面进行探伤，有一定比例的废品率。

3、淬火和探伤工序成本高。

4、淬火后再进行精加工，如精磨，会磨去一层淬硬层，凸轮表面硬度不均匀，又会影响耐磨性。

5、硬度要全数检查，费时费力。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的发动机凸轮轴材质单一、制作工艺繁琐、经济成本较高，从而提出一种使用复合材料的发动机凸轮轴及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种发动机凸轮轴，包括主轴、多个凸轮和轴承，每一所述凸轮之间以及所述主轴的两端均通过轴承固定板固定安装一轴承，所述凸轮包括油泵凸轮、进气凸轮和排气凸轮，嵌合安装在所述主轴上，其中每一所述凸轮均包括耐磨层，所述耐磨层由复合材料复合而成。

优选地所述耐磨层的复合材料为硬质合金材料。

优选地所述耐磨层的复合材料为碳化钨和/或碳化钛。

优选地所述耐磨层的复合材料为自熔性合金粉末，所述自熔性合金粉末为以镍、钴、铁为基材的粉末合金。

一种发动机凸轮轴的制备方法，包括如下步骤：

S1：对凸轮轴进行粗加工，在每一凸轮的表面预留一定的空间余量；

S2：在每一凸轮表面的预留空间内复合一层复合材料形成耐磨层，达到凸轮轴成品的精度要求；

S3：对所述凸轮轴的表面进行清理，封装成成品。

优选地所述步骤S2具体包括在高温高压的条件下在每一所述凸轮表面的预留空间内覆盖一层复合材料形成耐磨层，所述耐磨层的复合材料为硬质合金材料。

优选地所述步骤S2具体包括在每一所述凸轮表面的预留空间内热喷涂一层复合材料形成耐磨层，所述耐磨层的复合材料为碳化钨和/或碳化钛。

优选地所述步骤S2具体包括在每一所述凸轮表面的预留空间内喷焊一层复合材料形成耐磨层，所述耐磨层的复合材料为自熔性合金粉末，所述自熔性合金粉末为以镍、钴、铁为基材的粉末合金。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明所述的发动机凸轮轴，其中凸轮轴主轴部分为一种材料，用来保持韧性、保证强度。每一凸轮表面的部分采用另一种耐磨材料形成耐磨层，可以耐磨损，从而有效保证了发动机凸轮轴的使用寿命。

(2)本发明所述的发动机凸轮轴的制备方法，省去热处理淬火工序、探伤工序和硬度检查工序，并且没有因淬火在表面产生轻微裂纹的废品损失，综合经济成本、质量成本低。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是一种实施例所述的发动机凸轮轴结构图；

图2是一种实施例所述的发动机凸轮轴剖面图；

图3是一种实施例所述的发动机凸轮轴的制备方法流程图。

图中附图标记表示为：1-主轴，2-轴承，3-油泵凸轮，4-进气凸轮，5-排气凸轮，6-耐磨层。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种发动机凸轮轴，如图1和图2所示，包括主轴1、多个凸轮和轴承2，每一所述凸轮之间以及所述主轴1的两端均通过轴承固定板固定安装一轴承2，所述凸轮包括油泵凸轮3、进气凸轮4和排气凸轮5，嵌合安装在所述主轴1上，其中每一所述凸轮均包括耐磨层6，所述耐磨层6由复合材料复合而成。

优选地所述耐磨层6的复合材料为硬质合金材料。所述硬质合金材料是以高硬度的碳化钨、碳化钛等为基体，与粘结金属钴、镍等用粉末冶金的方法制成。硬质合金中大量碳化物、其熔点高、硬度高，耐磨性很高。

优选地所述耐磨层6的复合材料也可以为碳化钨和/或碳化钛。

优选地所述耐磨层6的复合材料也可以为自熔性合金粉末，所述自熔性合金粉末为以镍、钴、铁为基材的粉末合金。

本领域技术人员应当知晓，以上只是所述耐磨层6的复合材料的优选实施方式，并非用于限定本实施例，其他显而易见的材料替换亦在本实施例的保护范围之内。

本实施例所述的发动机凸轮轴，其中凸轮轴主轴部分为一种材料，用来保持韧性、保证强度。每一凸轮表面的部分采用另一种耐磨材料形成耐磨层，可以耐磨损，从而有效保证了发动机凸轮轴的使用寿命。

实施例2

本实施例提供一种发动机凸轮轴的制备方法，如图3所示，包括如下步骤：

S1：对凸轮轴进行粗加工，在每一凸轮的表面预留一定的空间余量；

S2：在每一凸轮表面的预留空间内复合一层复合材料形成耐磨层，达到凸轮轴成品的精度要求；

S3：对所述凸轮轴的表面进行清理，封装成成品。

所述步骤S1中对凸轮轴的粗加工与现有技术相同，主要包括铸/锻毛坯—铣端面钻中心孔—钻油孔，去毛刺—粗、精车轴颈—粗磨轴颈、台肩—清根油槽、倒角—精磨轴颈、台肩及端面—铣键槽等工序。通过对所述凸轮轴的粗、精加工，在其每一凸轮的表面相对凸轮成品的尺寸预留一定的空间余量，可以供所述步骤S2形成耐磨层。所述预留空间余量的大小可以根据实际的使用需求进行相应的设定和调整，由于其为本领域技术人员的常规技术手段，此处不在赘述。最后经过所述步骤S3的清理和封装，完成所述凸轮轴的加工。

优选地所述步骤S2具体包括在高温高压的条件下在每一所述凸轮表面的预留空间内覆盖一层复合材料形成耐磨层，所述耐磨层的复合材料为硬质合金材料。所述硬质合金材料是以高硬度的碳化钨、碳化钛等为基体，采用高温、高压的方法制成。硬质合金中大量碳化物、其熔点高、硬度高，耐磨性很高。可以优选采用模具压制成形的方式实现复合材料的覆盖，覆盖的整体精度高，可以达到凸轮轴成品的精度要求，同时可省去精加工和表面淬火，也无需全数探伤和硬度检查。

优选地所述步骤S2具体包括在每一所述凸轮表面的预留空间内热喷涂一层复合材料形成耐磨层，所述耐磨层的复合材料为钴、镍粉末热熔。喷涂后进行精磨可以达到凸轮轴成品的精度要求，也可省去表面淬火工序，同时无需探伤工序。

优选地所述步骤S2具体包括在在每一所述凸轮表面的预留空间内喷焊一层复合材料形成耐磨层，所述耐磨层的复合材料为自熔性合金粉末，所述自熔性合金粉末为以镍、钴、铁为基材的粉末合金。喷焊后进行精磨可以达到凸轮轴成品的精度要求，也可省去表面淬火工序，同时无需探伤工序。

采用复合材料形成耐磨层来制造凸轮轴的以上三种方法，均可以省去热处理淬火工序、探伤工序和硬度检查工序，同时减少裂纹废品损失，在经济上是合算的。并且用本实施例所述的方法制备出的凸轮轴耐磨、使用寿命长。本领域技术人员应当知晓，以上只是所述耐磨层6的复合材料的优选复合实施方式，并非用于限定本实施例，其他显而易见的材料替换和相应的工艺改变亦在本实施例的保护范围之内。

本实施例所述的发动机凸轮轴的制备方法，省去热处理淬火工序、探伤工序和硬度检查工序，并且没有因淬火在表面产生轻微裂纹的废品损失，综合经济成本、质量成本低。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种发动机凸轮轴，包括主轴(1)、多个凸轮和轴承(2)，每一所述凸轮之间以及所述主轴(1)的两端均通过轴承固定板固定安装一轴承(2)，其特征在于，所述凸轮包括油泵凸轮(3)、进气凸轮(4)和排气凸轮(5)，嵌合安装在所述主轴(1)上，其中每一所述凸轮均包括耐磨层(6)，所述耐磨层(6)由复合材料复合而成。

2.根据权利要求1所述的发动机凸轮轴，其特征在于，所述耐磨层(6)的复合材料为硬质合金材料。

3.根据权利要求1所述的发动机凸轮轴，其特征在于，所述耐磨层(6)的复合材料为碳化钨和/或碳化钛。

4.根据权利要求1所述的发动机凸轮轴，其特征在于，所述耐磨层(6)的复合材料为自熔性合金粉末，所述自熔性合金粉末为以镍、钴、铁为基材的粉末合金。

5.一种发动机凸轮轴的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：对凸轮轴进行粗加工，在每一凸轮的表面预留一定的空间余量；

S2：在每一凸轮表面的预留空间内复合一层复合材料形成耐磨层，达到凸轮轴成品的精度要求；

S3：对所述凸轮轴的表面进行清理，封装成成品。

6.根据权利要求5所述的发动机凸轮轴的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括在高温高压的条件下在每一所述凸轮表面的预留空间内覆盖一层复合材料形成耐磨层，所述耐磨层的复合材料为硬质合金材料。

7.根据权利要求5所述的发动机凸轮轴的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括在每一所述凸轮表面的预留空间内热喷涂一层复合材料形成耐磨层，所述耐磨层的复合材料为碳化钨和/或碳化钛。

8.根据权利要求5所述的发动机凸轮轴的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括在每一所述凸轮表面的预留空间内喷焊一层复合材料形成耐磨层，所述耐磨层的复合材料为自熔性合金粉末，所述自熔性合金粉末为以镍、钴、铁为基材的粉末合金。