CN111468733A - 一种汽车vvt盖板用粉末冶金轴套的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车VVT盖板用粉末冶金轴套的制备方法，属于粉末冶金技术领域。该粉末冶金轴套经温压成形烧结热处理振动研磨无心磨后工程处理保证轴套尺寸及外径公差制备而成。本申请解决了以往锁销孔高频淬火工艺的不稳定性，质量更可靠；同时粉末冶金轴套硬度达到要求，位置公差达到要求，粉末冶金轴套压配后，保证使用时与锁销的配合，满足锁销使用需求，产品性能参数好，同时降低了锁销孔压配钢件的成本，具有很好的实用性和经济性。

Description

一种汽车VVT盖板用粉末冶金轴套的制备方法
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种汽车VVT盖板用粉末冶金轴套的制备方法。
背景技术
传统的凸轮相位调节由定子，转子，盖板，锁销孔，锁销，锁销弹簧，锁销座等主要零件组成。在锁销弹簧垫的制程和机油压力租用下可在转子锁销孔内做直线往复运动。锁销锁止，解锁的工作原理：发动机怠速状态时，锁销前部落入盖板的锁销座孔内(轴承)，锁定转子，当发动机转速上升时，来自OCV的可控机油压力增大超过锁销弹簧锁止压力时，锁销孔向上升起，解除转子锁定。但其存在锁销孔高频淬火工艺不稳定，质量不可靠的问题。
VVT(Variable Valve Timing)即可变气门正时系统，就是近些年来被逐渐应用于现代轿车上的新技术中的一种。该技术通过可变凸轮相位调节器(VCP)和机油控制阀(OCV)这两个关键部件和其他传感器、控制器及发动机机油润滑系统等部件共同作用，通过程序控制改变配气机构的正时，实现对配气相位的精准控制，获得发动机性能的提升。
现有的VVT盖板均装配钢件轴套，产品制备工艺难度大，成本高，产品质量难以控制，不能满足使用需求。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车VVT盖板用粉末冶金轴套的制备方法，具有降低成本，易于制备等特点。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种汽车VVT盖板用粉末冶金轴套的制备方法，包括以下步骤：
1)温压成形：在上一下一阴模中压制成形，阴膜加热至120℃，送粉器加热至120℃，生坯脱模；其中，在模具中，上冲头与上芯轴组合冲头保证R弧工作面以及轴套轴向尺寸稳定，不需要调整，阴模台阶保证轴承压配导向；
2)烧结：将生坯置于具有RX气氛的高温环境中进行烧结；烧结温度为1130℃±10℃，烧结速度为100mm/min，烧结过程中CO2控制在0.3～0.5v％；
3)热处理：渗碳炉加热到850±10℃之后，保温120min，然后在该温度下对工件进行渗碳处理，渗碳处理的碳势为1.0±0.05％，将渗碳处理后的工件在850℃进行油淬火，保证淬火硬化层深度为0.5mm，表面微观硬度HV0.1650-800，表面宏观硬化HRC42；
4)振动研磨：将热处理好的工件放入振动研磨机内，加入研磨石料，进行研磨，去除工件表面的毛刺；
5)无心磨：采用无心磨工艺，对工件内外表面进行精加工；
6)后工程处理保证轴套尺寸及外径公差。
所述的汽车VVT盖板用粉末冶金轴套的制备方法，轴套的粉末冶金组分为：C0.2％-0.4％，Cu 1.3％-1.7％，Ni 1.5％-2.0％，Mo 0.4％-0.6％，润滑剂 0.5％-0.7％，铁粉余量。
所述的汽车VVT盖板用粉末冶金轴套的制备方法，粉末冶金轴套的密度为7.25-7.35g/cm3。
所述粉末冶金轴套的外径公差控制在标准值的±0.05mm以内，壁厚为1.5-2.0mm。
所述汽车VVT盖板装置，包括VVT盖板本体、粉末冶金轴套；所述VVT盖板本体由齿轮部和安装固定部组成，齿轮部与安装固定部为一体结构；所述齿轮部外周边缘设置有轮齿，齿轮部内孔位于所述安装固定部的几何中心处；所述安装固定部上设有螺纹孔、粉末冶金轴套压配孔、通油槽，所述粉末冶金轴套压配孔与粉末冶金轴套相匹配并与通油槽相连；所述粉末冶金轴套上设有粉末冶金锁销孔，供与粉末冶金锁销孔形状匹配的锁销穿插于所述粉末冶金锁销孔中。
所述齿轮部的密度为6.9g/cm3，硬度为HRB80，所述安装固定部的密度为6.8g/cm3，硬度为HRB70。
采用所述的粉末冶金轴套制备汽车VVT盖板的方法，具体步骤如下：
1)成形：将粉末冶金组分投入模具中压机压制成形，生坯脱模；压机压力为320T；
2)烧结：将生坯置于具有RX气氛的高温环境中进行烧结；烧结温度为1130℃±10℃，烧结速度为100mm/min，烧结过程中CO2控制在0.3～0.5v％；
3)刷毛刺：采用自动刷毛边机对产品齿部进行表面处理，去除毛刺；
4)精整：采用500T整形机根据产品尺寸要求进行整形；
5)平面磨：采用平面磨床进行磨削平面；
6)采用加工中心进行铣削精加工压配轴承孔，钻孔攻牙；
7)压配轴套：采用伺服压装机通过轴套压配孔精密定位将轴套压入VVT盖板；压入行程波动±0.03mm；
8)双面磨：采用双面磨床精磨产品的两个面；
9)刷毛刺：通过刷毛刺设备对产品进行表面处理，去除毛刺，得到汽车VVT盖板。
有益效果：与现有技术相比，本申请具有以下优势：本申请解决了以往锁销孔高频淬火工艺的不稳定性，质量更可靠；同时粉末冶金轴套硬度达到要求，位置公差达到要求，粉末冶金轴套压配后，保证使用时与锁销的配合，满足锁销使用需求，产品性能参数好，同时降低了锁销孔压配钢件的成本，具有很好的实用性和经济性。
附图说明
图1是汽车VVT盖板的主视图；
图2是汽车VVT盖板后视图；
图3是汽车VVT盖板的剖视图；
图4是粉末冶金轴套的结构示意图；
图5是汽车VVT盖板及轴套测试用实物图；
图6是微观硬度测试产品切割面尺寸及硬度点示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1～4所示，本申请的汽车VVT盖板，其主要结构部件包括VVT盖板本体1和轴套2；VVT盖板本体1由齿轮部11和安装固定部12组成，齿轮部11与安装固定部12为一体结构；齿轮部11外周边缘设置有轮齿111，齿轮部内孔112位于安装固定部12的几何中心处；安装固定部12上设有螺纹孔121、轴套压配孔122、通油槽123，轴套压配孔122与轴套2相匹配并与通油槽123相连；轴套2上设有锁销孔21，供与锁销孔21形状匹配的锁销穿插于锁销孔21中。
本申请的汽车VVT盖板，其VVT盖板本体1和轴套2均为粉末冶金件，轴套2的粉末冶金组分为：C 0.2％-0.4％，Cu 1.3％-1.7％，Ni 1.5％-2.0％，Mo 0.4％-0.6％，润滑剂0.5％-0.7％，铁粉余量。VVT盖板本体1的粉末冶金组分为：C 0.6％-0.9％，Cu 2.1％-2.8％，润滑剂 0.5％-0.7％，铁粉余量。
粉末冶金轴套的制备方法，具体包括以下步骤：
1)温压成形：在上一下一阴模中压制成形，阴膜加热至120℃，送粉器加热至120℃，生坯脱模；其中，在模具中，上冲头与上芯轴组合冲头保证R弧工作面以及轴套轴向尺寸稳定，不需要调整，阴模台阶保证轴承压配导向。上芯轴模具钢40CRNiMo+硬质合金WC，保证R角(轴套工作面)脱模顺畅，形状稳定。成形采用20T机台，成形压制密度7.25-7.35g/cm3；
2)烧结：将生坯置于具有RX气氛的高温环境中进行烧结；烧结温度为1130℃±10℃，烧结速度为100mm/min，烧结过程中CO2控制在0.3～0.5v％；
3)热处理：渗碳炉加热到850±10℃之后，保温120min，然后在该温度下对工件进行渗碳处理，渗碳处理的碳势为1.0±0.05％，将渗碳处理后的工件在850℃进行油淬火，保证淬火硬化层深度为0.5mm，表面微观硬度HV0.1650-800，表面宏观硬化HRC42；
4)振动研磨：将热处理好的工件放入振动研磨机内，加入研磨石料，进行研磨，去除工件表面的毛刺；
5)无心磨：采用无心磨工艺，对工件内外表面进行精加工；
6)后工程处理保证轴套尺寸及外径公差。
汽车VVT盖板的制备方法，具体包括以下步骤：
1)成形：将粉末冶金组分投入模具中压机压制成形，生坯脱模；压机压力为320T；
2)烧结：将生坯置于具有RX气氛的高温环境中进行烧结；烧结温度为1130℃±10℃，烧结速度为100mm/min，烧结过程中CO2控制在0.3～0.5v％；
3)刷毛刺：采用自动刷毛边机对产品齿部进行表面处理，去除毛刺；
4)精整：采用500T整形机根据产品尺寸要求进行整形；
5)平面磨：采用平面磨床进行磨削平面；
6)采用加工中心(捷力公司)进行铣削加工，钻孔攻牙；
7)压配轴套：采用伺服压装机通过轴套压配孔精密定位将轴套压入VVT盖板；压入行程波动±0.03mm；
8)双面磨：采用双面磨床精磨产品的两个面；
9)刷毛刺：通过刷毛刺设备对产品进行表面(端面)处理，去除毛刺，得到汽车VVT盖板。
制备获得的VVT盖板，齿轮部的密度为6.9g/cm3，硬度为HRB80；安装固定部的密度为6.8g/cm3，硬度为HRB70。粉末冶金轴套的密度为7.25-7.35g/cm3，表面宏观硬度为HRC42，表面微观硬度为HV0.1650-800。控制在标准值的正负0.05毫米以内，壁厚为1.5-2.0mm。
如图5所示，取钢制轴套的VVT盖板(图中第一列，上图为轴套，下图为VVT盖板)，与本申请的粉末冶金轴套的VVT盖板(图中第二列，上图为轴套，下图为VVT盖板)，进行性能测试对比。
压入力测定方法：采用相同的操作方法在精密伺服压装机对粉末冶金轴套和钢件轴套的压入力进行测定。
粉末冶金轴套的压入力与钢件轴套的压入力对比如表1所示，结果显示：粉末冶金轴套的压入力高于钢件水平。
表1粉末冶金轴套与钢件轴套的压入力对比(单位kgf)
测定次数 钢件轴套 粉末冶金轴套
1 181.8 182.4
2 187 217.7
3 188.7 182.3
4 178.4 179.9
5 180.5 221.7
6 174.2 214.2
7 164.6 221.7
8 170.2 211.6
9 175.8 207.7
10 172.5 210.8
平均值 177 205
如图6所示，进行微观硬度测试，测定方法：先线切割取样，然后进行镶埋，在进行抛光处理，在维氏硬度机下测定微观硬度。结果如表2所示，显示：粉末冶金轴套微观硬度达到钢件相同水平。
表2粉末冶金轴套与钢件轴套的微观硬度测试(单位HV(0.1))
Figure BDA0002468098640000061
表中X、Y为产品切割面尺寸，单位mm。

Claims (7)

1.一种汽车VVT盖板用粉末冶金轴套的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)温压成形：在上一下一阴模中压制成形，阴膜加热至120℃，送粉器加热至120℃，生坯脱模；其中，在模具中，上冲头与上芯轴组合冲头保证R弧工作面以及轴套轴向尺寸稳定，不需要调整，阴模台阶保证轴承压配导向；
2)烧结：将生坯置于具有RX气氛的高温环境中进行烧结；烧结温度为1130℃±10℃，烧结速度为100mm/min，烧结过程中CO2控制在0.3～0.5v％；
3)热处理：渗碳炉加热到850±10℃之后，保温120min，然后在该温度下对工件进行渗碳处理，渗碳处理的碳势为1.0±0.05％，将渗碳处理后的工件在850℃进行油淬火，保证淬火硬化层深度为0.Smm，表面微观硬度HV0.1650-800，表面宏观硬化HRC42；
4)振动研磨：将热处理好的工件放入振动研磨机内，加入研磨石料，进行研磨，去除工件表面的毛刺；
5)无心磨：采用无心磨工艺，对工件内外表面进行精加工；
6)后工程处理保证轴套尺寸及外径公差。
2.根据权利要求1所述的汽车VVT盖板用粉末冶金轴套的制备方法，其特征在于，轴套的粉末冶金组分为：C 0.2％-0.4％，Cu 1.3％-1.7％，Ni 1.5％-2.0％，Mo 0.4％-0.6％，润滑剂0.5％-0.7％，铁粉余量。
3.根据权利要求1所述的汽车VVT盖板用粉末冶金轴套的制备方法，其特征在于，粉末冶金轴套的密度为7.25-7.35g/cm3。
4.根据权利要求1所述的汽车VVT盖板用粉末冶金轴套的制备方法，其特征在于，所述粉末冶金轴套的外径公差控制在标准值的±0.05mm以内，壁厚为1.5-2.0mm。
5.根据权利要求1所述的汽车VVT盖板用粉末冶金轴套的制备方法，其特征在于，所述汽车VVT盖板装置，包括VVT盖板本体(1)、粉末冶金轴套(2)；所述VVT盖板本体(1)由齿轮部(11)和安装固定部(12)组成，齿轮部(11)与安装固定部(12)为一体结构；所述齿轮部(11)外周边缘设置有轮齿(111)，齿轮部内孔(112)位于所述安装固定部(12)的几何中心处；所述安装固定部(12)上设有螺纹孔(121)、粉末冶金轴套压配孔(122)、通油槽(123)，所述粉末冶金轴套压配孔(122)与粉末冶金轴套(2)相匹配并与通油槽(123)相连；所述粉末冶金轴套(2)上设有粉末冶金锁销孔(21)，供与粉末冶金锁销孔(21)形状匹配的锁销穿插于所述粉末冶金锁销孔(21)中。
6.根据权利要求5所述的汽车VVT盖板用粉末冶金轴套的制备方法，其特征在于，所述齿轮部(11)的密度为6.9g/cm3，硬度为HRB80，所述安装固定部(12)的密度为6.8g/cm3，硬度为HRB70。
7.采用权利要求1所述的粉末冶金轴套制备汽车VVT盖板的方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)成形：将粉末冶金组分投入模具中压制成形，生坯脱模；压机压力为320T；
2)烧结：将生坯置于具有RX气氛的高温环境中进行烧结；烧结温度为1130℃±10℃，烧结速度为100mm/min，烧结过程中CO2控制在0.3～0.5v％；
3)刷毛刺：采用自动刷毛边机对产品齿部进行表面处理，去除毛刺；
4)精整：采用500T整形机根据产品尺寸要求进行整形；
5)平面磨：采用平面磨床进行磨削平面；
6)采用加工中心进行铣削精加工压配轴承孔，钻孔攻牙；
7)压配轴套：采用伺服压装机通过轴套压配孔精密定位将轴套压入VVT盖板；压入行程波动±0.03mm；
8)双面磨：采用双面磨床精磨产品的两个面；
9)刷毛刺：通过刷毛刺设备对产品进行表面处理，去除毛刺，得到汽车VVT盖板。
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