CN1681956A - 高精度烧结凸轮凸起部件 - Google Patents

高精度烧结凸轮凸起部件 Download PDF

Info

Publication number
CN1681956A
CN1681956A CNA038221306A CN03822130A CN1681956A CN 1681956 A CN1681956 A CN 1681956A CN A038221306 A CNA038221306 A CN A038221306A CN 03822130 A CN03822130 A CN 03822130A CN 1681956 A CN1681956 A CN 1681956A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sintering
cam lobe
weight
cam
lobe parts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA038221306A
Other languages
English (en)
Inventor
高村浩行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Piston Ring Co Ltd
Original Assignee
Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Piston Ring Co Ltd filed Critical Nippon Piston Ring Co Ltd
Publication of CN1681956A publication Critical patent/CN1681956A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/10—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/16—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/248—Thermal after-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2301/00—Using particular materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2303/00—Manufacturing of components used in valve arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H53/00—Cams ; Non-rotary cams; or cam-followers, e.g. rollers for gearing mechanisms
    • F16H53/02—Single-track cams for single-revolution cycles; Camshafts with such cams
    • F16H53/025—Single-track cams for single-revolution cycles; Camshafts with such cams characterised by their construction, e.g. assembling or manufacturing features
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49293—Camshaft making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/21—Elements
    • Y10T74/2101—Cams

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)

Abstract

本发明的目的在于提供一种具有高耐磨损性及耐腐蚀性且在制造复杂形状的凸轮凸起部时也能保证尺寸精度高而无需组装后的磨削加工的高精度烧结凸轮凸起部件及其制造方法。为了实现上述目的，本发明的高精度烧结凸轮凸起部件，将烧结用粉末的压缩成形及烧结反复1次或2次以上而形成规定形状、再根据需要进行调质而获得，其中：该烧结凸轮凸起部件由铁基烧结合金构成，该铁基烧结合金由0.3～5.0重量％的Ni及0.2～4.0重量％的Cu中的一方或双方、0.5～1.2重量％的C、以及不可避免的杂质和剩余部分Fe构成，密度为7.3g/cm3以上，凸轮外周硬度为HRC45以上，相对于在最后的压缩工序中所得到的成形体，在最后的烧结工序中所得到的烧结体的尺寸变化率为±0.5％以内。

Description

高精度烧结凸轮凸起部件
技术领域
本发明涉及内燃机等中所使用的凸轮轴的凸轮凸起部件及其制造方法，更详细地说涉及具有高凸轮性能且无需组装后的磨削加工的高精度烧结凸轮凸起部件及其制造方法。
背景技术
内燃机中所使用的凸轮轴的凸轮凸起部，由于其运转中以高速滑动，因而被要求耐磨损性、耐腐蚀性及耐划伤性等滑动特性。
为此，以前，作为凸轮轴，为了提高耐磨损性、耐划伤性，而采用铸造时在凸轮凸头部分采用冷铁使其快速凝固、在凸轮凸头表面部分形成硬的白铸铁组织的冷铁凸轮轴。另外，为了提高耐腐蚀性，而使用对钢铁材料进行淬火、回火处理后的凸轮轴。还有，为了提高耐腐蚀性、耐划伤性，将铁系烧结凸轮凸起部接合在轴上而成的组装凸轮轴被实用化。
不过，存在的问题是冷铁凸轮轴为铸造物，因此，必须经磨削加工制成凸轮形状，另外，采用钢铁铸造凸轮凸起部或液相烧结凸轮凸起部的组装凸轮轴，由于其凸轮凸起部精度差，而必须在组装后进行磨削加工，任意一种都非常需要成本。除此之外，最近，有了三维凸轮、凹凸轮这种复杂形状的需求，而若磨削则存在着比以前更需要成本的问题。
特开平3-291361号公报中，公布了一种烧结合金制凸轮，合金具有贮藏铜的被硬化的母材，其构成是包含0.5～16重量％的钼、1～20重量％的铜、0.1～1.5重量％的碳，根据不同情形有时含有总和最大为5重量％的铬、锰、硅及镍的添加物，剩余的为铁，从而可改善耐磨损性、改善凸轮的应急特性。不过，要想不担心尺寸精度是否足够，必须在组装后进行磨削加工。
另一方面，为了在组装后无需磨削加工，而在特开平8-295904号公报中公布了一种凸轮制造方法，其按照与调质处理时的形变反向地与凸轮的目标轮廓形状不同的目标轮廓形状，压缩成形素材，并进行烧结、修正，而被修正的素材基于调质处理的形变而变形成凸轮的目标轮廓形状。不过，用这种方法，很难与上述三维凸轮和凹凸轮等复杂形状相对应。
另外，特开平11-50210号公报中，记载了一种铁系烧结合金部件，其含有重量比为0.2％以上且不足0.5％的Cu、1.0％以上且不足2.0％的Mo、0.65％以上且不足1.2％的C、及不可避免的元素，剩余部分为Fe，其主要构思是烧结时基于C、Mo的收缩作用和Cu的膨胀作用而抑制尺寸变化。不过，通常，组合使用C、Mo及Cu的烧结合金，由于Cu含有量少，固溶在珍珠岩组织中的Cu量少，而不能谋求硬度的增加反而硬度变低，因此，不能充分发挥耐磨损性。
发明内容
本发明，即是考虑到上述现状而做出的，其目的在于提供一种具有高耐磨损性及耐腐蚀性且在制造复杂形状的凸轮凸起部时也能使尺寸精度高、无需组装后的磨削加工的高精度烧结凸轮凸起部件及其制造方法。
本发明的高精度烧结凸轮凸起部件，其将烧结用粉末的压缩成形及烧结反复1次或2次以上而形成规定形状、再根据需要进行调质而获得，这种烧结凸轮凸起部件，其特征在于：由铁基烧结合金构成，该铁基烧结合金由0.3～5.0重量％的Ni及0.2～4.0重量％的Cu中的一方或双方、0.5～1.2重量％的C、以及不可避免的杂质和剩余部分Fe构成，并且，密度为7.3g/cm3以上，凸轮外周硬度为HRC45以上，相对于在最后的压缩工序中所得到的成形体，在最后的烧结工序中所得到的烧结体的尺寸变化率为±0.5％以内。
在由铁基烧结合金构成的烧结凸轮凸起部件的烧结体部分的最终组成调节成上述范围时，通过Ni的提高强度和韧性的效果、Cu的固溶硬化效果而提高耐磨损性及耐腐蚀性，同时，也能提高烧结时的尺寸稳定性。还有，在烧结体压缩成形及烧结工序中使烧结体的密度为7.3g/cm3以上，根据需要进行调质，从而能更加提高耐磨损性及耐腐蚀性。
由该结果得到的铁基烧结合金构成的烧结凸轮凸起部件，能将在最后的烧结工序中所得到的烧结体相对于在最后的压缩工序中所得到的成形体的尺寸变化率抑制在±0.5％以内，因此，完全无需经磨削加工进行的修正，或者，若需要也只进行少许的磨削即可，能大幅度地削减成本。另外，该烧结凸轮凸起部件的凸轮外周硬度为HRC45以上，因此采用该烧结凸轮凸起部件，则能得到耐磨损性及耐腐蚀性优良的组装凸轮轴。
上述烧结凸轮凸起部件，优选是含有上述Ni及上述Cu双方。最终组成中所含有的C及Ni烧结时具有收缩作用，而与此相对，Cu烧结时具有膨胀作用，因此，在采用作为可以选择的成分组的Ni及Cu双方时，收缩方向的尺寸变动和膨胀方向的尺寸变动抵消，而能尽量优化烧结时的尺寸稳定性。
本发明的烧结体，最终组成中还含有0.1～2.5重量％的Mo时，由于Mo的固溶硬化而能更加提高烧结体的耐磨损性及耐腐蚀性，因此优选。
下面，本发明的高精度烧结凸轮凸起部件的制造方法，其特征在于：采用调制成下述最终组成的烧结用粉末，通过对反复1次或2次以上压缩及烧结而形成规定形状的烧结体进行淬火、回火处理，从而制作烧结凸轮凸起部件；该烧结凸轮凸起部件由具有下述最终组成的铁基烧结合金构成，该最终组成由0.3～5.0重量％的Ni及0.2～4.0重量％的Cu中的一方或双方、0.5～1.2重量％的C、以及不可避免的杂质和剩余部分Fe构成，其密度为7.3g/cm3以上，凸轮外周硬度为HRC45以上，在最后的烧结工序中所得到的烧结体相对于在最后的压缩工序中所得到的成形体的尺寸变化率为±0.5％以内。
作为制造上述本发明的高精度烧结凸轮凸起部件时的调质，通过进行淬火、回火处理，从而能使凸轮外周硬度为HRC45以上。
进行2次以上上述压缩及烧结工序对使烧结体的密度为7.3g/cm3以上非常有效。
对上述烧结体进行淬火、回火处理后，对凸轮外周进行喷丸而产生残留压缩应力，从而，能更加提高耐腐蚀性，因此优选。
附图说明
图1是表示具备采用了本发明高精度烧结凸轮凸起部件的凸轮凸起部的组装凸轮轴的一例的斜视图。
图2是表示采用了本发明高精度烧结凸轮凸起部件的凸轮凸起部的一
实施方式的剖视图。
图3是实施例中所采用的二圆筒接触试验机的概略图。
图4是总结实施例的耐腐蚀试验结果的图表。
图5是总结实施例的耐磨损试验结果的图表。
图6是总结实施例的尺寸变化率和凸轮升程误差的图表。
各图中符号的意思如下：
1-组装式凸轮轴；2-凸轮凸起部；3-轴；4-试验片；5-对接部件；6-润滑油；7-负载。
具体实施方式
本发明的高精度烧结凸轮凸起部件，使烧结用粉末的压缩成形及烧结反复1次或2次以上而形成规定形状、再根据需要进行调质而获得。这种烧结凸轮凸起部件，其特征在于：由铁基烧结合金构成，该铁基烧结合金由0.3～5.0重量％的Ni及0.2～4.0重量％的Cu中的一方或双方、0.5～1.2重量％的C、以及不可避免的杂质及剩余部分Fe构成；其密度为7.3g/cm3以上，凸轮外周硬度为HRC45以上，相对于在最后的压缩工序中所得到的成形体而言，在最后的烧结工序中所得到的烧结体的尺寸变化率为±0.5％以内。
另外，本发明的高精度烧结凸轮凸起部件的制造方法，其特征在于：采用调制成下述最终组成的烧结用粉末，将反复1次或2次以上压缩及烧结而形成规定形状的烧结体进行淬火、回火处理，从而制作而成高精度烧结凸轮凸起部件。这种烧结凸轮凸起部件由具有由0.3～5.0重量％的Ni及0.2～4.0重量％的Cu中的一方或双方、0.5～1.2重量％的C、以及不可避免的杂质及剩余部分Fe构成的最终组成的铁基烧结合金构成，其密度为7.3g/cm3以上、凸轮外周硬度为HRC45以上，在最后的压缩工序中所得到的成形体和在最后的烧结工序中所得到的烧结体的尺寸变化率为±0.5％以内。
图1是表示具备采用了本发明高精度烧结凸轮凸起部件的凸轮凸起部2的组装式凸轮轴1的一例的斜视图，图2是表示采用了本发明高精度烧结凸轮凸起部件的凸轮凸起部2的一例的剖视图。组装式凸轮轴1，由轴3和凸轮凸起部2构成，轴3由冷拉钢管等钢材构成，凸轮凸起部2采用本发明的高精度烧结凸轮凸起部件。
作为上述本发明的凸轮凸起部件原料使用的烧结用粉末，其烧结体的最终组成、即烧结2次以上时，进行其最后的烧结工序所得到的烧结体的元素组成被调制为包含：0.3～5.0重量％的Ni及0.2～4.0重量％的Cu中的一方或双方、0.5～1.2重量％的C、以及不可避免的杂质及剩余部分的Fe。不可避免的杂质除了混入原料粉末中的微量杂质之外，还包含添加在烧结用粉末中的硬脂酸锌这种润滑材料和其他添加成分的残留物等。
作为烧结用粉末，可以采用在纯铁粉中混合各元素粉体的物质，且也可以采用包含不超过目标组成范围内的元素的合金粉。
本发明的烧结体的金属组织，大部分或基本上全部Cu扩散在基体中，不存在以Cu单相形成的游离Cu。
烧结体的最终组成中，若C含有量少于0.5重量％，则淬火、回火后很难获得要求的凸轮外周硬度，耐磨损性差；若C含有量超过1.2重量％，则成为压缩性显著降低、密度无法提高的原因。从而，C含有量被限定为0.5～1.2重量％，优选为0.8～1.0重量％。
Ni具有提高强度韧性的效果，另外，淬火、回火处理后产生可以加工诱变的残留奥氏体，从而具有提高耐腐蚀性的功能。若Ni含有量少于0.3重量％，则无法获得足够的强度、韧性，残留奥氏体量也少；若Ni含有量多于5.0重量％，则残留奥氏体量稳定，不会发生加工诱变，因此，反而成为耐腐蚀性降低的原因。从而，Ni含有量被限定为0.3～5.0重量％，优选为0.5～3.0重量％。
Cu具有固溶硬化和调节尺寸变化量的功能，C、Ni烧结时具有收缩作用，因此通过加入具有膨胀作用的Cu，从而具有能调节尺寸变化量的效果。若Cu含有量少于0.2重量％，则负于C、Ni的收缩作用，因此，尺寸变化率在收缩方向上大；若Cu含有量超过4.0重量％，则相反成为尺寸变化率在膨胀方向变大的原因。从而，Cu含有量被限定为0.2～4.0重量％，优选为0.5～3.0重量％。
通过将烧结体的最终组成调节成上述范围内，从而，能提高对烧结用粉末的压缩成形体进行烧结时的尺寸稳定性，且能获得耐磨损性及耐腐蚀性优良的烧结体。
特别是，相对于C及Ni烧结时具有收缩作用而言，Cu烧结时具有膨胀作用，因此，采用作为可以选择的成分组的Ni及Cu双方时，收缩方向的尺寸变动与膨胀方向的尺寸变动抵消，不会对耐磨损性及耐腐蚀性造成不好影响，能尽量减小烧结时的尺寸变动，因此优选。
本发明的烧结体中，优选最终组成中含有Mo。Mo具有提高淬火性、固溶硬化的效果。若Mo含有量少于0.1重量％，则无法获得足够的硬化，若Mo含有量超过2.5重量％，则成为压缩性显著恶化的原因。从而，Mo含有量被限定为0.1～2.5重量％，优选为0.25～2.0重量％。
还有，采用Mo时，优选组合作为可以选择的成分组的Ni及Cu中的至少Cu。Mo与C及Ni同样在烧结时具有收缩作用，因此，与烧结时具有膨胀作用的Cu组合，从而能抵消由Mo产生的尺寸变动。另外，从发挥Ni、Cu、Mo的上述所有效果的观点来看，优选是Ni及Cu双方同时采用，再与Mo组合采用。
将上述烧结用粉末压缩成形为规定形状的工序及将所得到的压缩成形体进行烧结的工序反复进行一次或根据需要反复进行2次以上，从而使最终得到的烧结体的密度为7.3g/cm3以上，优选是调节为7.4g/cm3以上。将压缩及烧结工序反复2次以上对提高烧结体的密度非常有效。若烧结体的密度小于7.3g/cm3，则空孔过多而使耐磨损性及耐腐蚀性不足。通常，要进行第1次的预成形·预烧结(一次成形及一次烧结)和第2次的正式成形·正式烧结(二次成形及二次烧结)总共2次，从而获得密度为7.3g/cm3以上、尺寸精度也良好的烧结体。
还有，烧结用粉末的组成中C量多时，压缩率下降，因此，优选压缩2次以上，而相反C量少时，1次压缩工序也能获得要求的烧结凸轮凸起部。
压缩工序中，通常采用机械冲压等进行冲压成形。压缩成形时的面压，具体地说，在预成形(一次成形)、即除最后压缩成形工序外的压缩成形工序步骤，通常为5～7ton/cm2左右。另外，最后的成形工序(二次成形、正式成形)步骤及只进行一次压缩成形时，通常为7～10ton/cm2左右，一般比预成形高。
烧结工序，通常用真空烧结炉等进行。烧结工序中的烧结温度，具体地说，在预烧结(一次烧结)、即除最后烧结工程外的烧结工序步骤，通常为600～900℃左右。另外，最后的烧结工序(二次烧结、正式烧结)的步骤及只进行一次烧结时，通常为1100～1200℃左右，优选为1150～1200℃左右，一般比预烧结高。
根据需要对在最后的烧结工序中获得的烧结体进行调质，从而，可以更加提高表面的滑动特性。作为可以适用于上述烧结体的调质方法，有淬火、回火处理、喷丸、氮化(纯氮化、浸碳氮化、等离子氮化)、溶液浸渗等，可以适用这些中1种或2种以上方法。
这些方法中，优选是通过淬火、回火处理使凸轮外周硬度增大而提高耐磨损性。淬火、回火处理的顺序/条件通常是在热处理炉中以900℃左右对凸轮毛坯进行加热，之后，用油或水进行急冷淬火。之后，以100～300℃左右再加热、进行回火。
并且，优选：对进行了淬火、回火处理的凸轮外周进行喷丸，使其产生残留压缩应力，提高耐腐蚀性。此时，喷丸的顺序/条件通常是，使凸轮毛坯旋转，调节喷嘴成能够对其外周进行喷射的状态，采用钢铁、玻璃珠等磨粒以5kg/cm2的压力对其外周进行处理，完成喷丸。
进行溶液浸渗时，对铁基烧结合金的烧结体(母材)的空孔内通过高温加热溶液浸渗Cu等溶液浸渗材料，之后，进行急冷回火处理等。此时，烧结体(母材)的组成和溶液浸渗后所获得的凸轮凸起部整体的组成不同，而烧结体的部分必须具有上述铁基烧结合金的元素组成。
进行上述压缩成形及烧结、进而根据需要进行调质从而制作成的铁基烧结合金制凸轮凸起部件，其烧结体部分的最终组成由0.3～5.0重量％的Ni及0.2～4.0重量％的Cu中的一方或双方、0.5～1.2重量％的C、以及不可避免的杂质及剩余部分的Fe构成，且烧结体密度为7.3g/cm3以上，从而相对于在最后的压缩工序中所获得的成形体而言，能将该成形体进行最后的烧结工序所获得的烧结体的尺寸变化率抑制在±0.5％以内。
烧结凸轮凸起部，不仅在烧结压缩成形体的步骤，而且在烧结后进行淬火、回火处理和喷丸等调质的步骤也产生尺寸变化，而尺寸变化最大的是烧结步骤，在调质步骤的尺寸变化为很小。因此，为了提高烧结时的尺寸稳定性，通过将在最后的烧结工序所获得的烧结体相对于在最后的压缩工序中所获得的成形体的尺寸变化率抑制在±0.5％以内，从而即使由于之后的调质而产生若干的尺寸变化，也完全无需经由磨削加工修正尺寸或只进行少许的磨削加工即可，只是那样或与现有相比只进行非常少的磨削加工就能在凸轮轴的组装中采用。
与如特开平8-295904号所述的、采用基于调质时的形变而变形成凸轮的目标轮廓形状的制造方法从而无需磨削加工的情形不同，本发明，能与最近增加的复杂形状凸轮相对应，也能削减与复杂形状凸轮相对应的高的磨削加工费用，从而能实现大幅度的成本削减。
在此，上述尺寸变化率，是使用三维测定仪、对二次成形体与二次烧结体的外周形状在360°内每1°测定最低1点、使从测定点扫描的双方形状重叠从而求得各测定点的尺寸变化率的其中最大的值。
另外，进行上述压缩成形及烧结、再根据需要进行调质从而制作成的铁基烧结合金制凸轮凸起部件，在烧结时的尺寸稳定性上优良且无需磨削加工，同时能使凸轮外周硬度为HRC45以上，优选为HRC50以上，被赋予优良的耐磨损性和耐腐蚀性。特别是，对凸轮外周部进行喷丸处理而产生残留压缩应力时，能更加提高凸轮凸起部件的耐腐蚀性。
将如此制作的凸轮凸起部件通过热压配合或冷压配合以规定角度固定安装在由S45C等材质构成的轴的规定位置上，从而获得组装凸轮轴。作为将凸轮凸起部件安装在轴上固定的方法，上述的热压配合或冷压配合在组装精度、廉价的设备费用这些方面为优选，而也可以采用压入和扩散接合等其他方法。
安装后，完全无需凸轮凸起部件的磨削加工或者若有必要只是进行非常少许的磨削加工即可，能得到耐磨损性及耐腐蚀性优良的组装凸轮轴。
实施例
(实施例1)
2次烧结后的烧结体的成分组成为C：1.2重量％、Ni：1.5重量％、Fe：剩余部分，将各元素添加在铁粉中，调制烧结用粉末。再加入作为润滑材料的硬脂酸锌进行混合。首先，以5～7ton/cm2的面压进行第1次的冲压成形(1次成形)，形成压粉体后，在真空烧结炉中以600℃～900℃的温度进行预烧结(1次烧结)，得到预烧结体。接下来，以7～10ton/cm2的面压对预烧结体进行第2次的冲压成形(2次成形)，在真空烧结炉中以1100℃～1200℃的温度对其2次成形体进行正式烧结(2次烧结)，得到2次烧结体。对得到的2次烧结体进行淬火、回火处理，接下来，采用钢珠在距离100mm、气压5kg/cm2的条件下对凸轮外周进行喷丸，得到具有图2所示形状的烧结凸轮凸起部件。
(实施例2～4)
按照2次烧结后的烧结体的成分组成为表1所示的组成，将各元素添加在铁粉中，调制烧结用粉末。其他与实施例1同样，则得到实施例2～4的烧结凸轮凸起部件。
                  表1.各实施例的烧结体的最终组成
实施例No.                         最终组成(wt％)
 C  Cu  Ni   Mo   Si   Mn   Cr Fe
实施例1  1.2  -  1.5   -   -   -   - 剩余部分
实施例2  0.8  1.5  -   -   -   -   - 剩余部分
实施例3  0.6  1.5  1.5   -   -   -   - 剩余部分
实施例4  0.6  1.5  2.0   0.5   -   -   - 剩余部分
比较例1  3.4  (Cu+Ni)2.0   2.0   2.0   0.7   0.8 剩余部分
比较例2  0.8  5.0  -   -   -   -   - 剩余部分
(比较例1)
按照最终的成分组成为，C：3.4重量％、Si：2.0重量％、Mn：0.7重量％、Cr：0.8重量％、Mo：2.0重量％、Ni+Cu：2.0重量％，将各元素熔化，流入含有冷铁的铸模中急冷凝固，得到冷铁铸铁，再将其进行研磨而得到比较例1的凸轮凸起部件。
(比较例2)
按照2次烧结后的烧结体的成分组成为C：0.8重量％、Cu：5.0重量％、Fe：剩余部分，将各元素添加在铁粉中调制烧结用粉末。其他与实施例1同样，则得到比较例2的烧结凸轮凸起部件。
<试验条件>
(1)密度
将各实施例、比较例中所获得的凸轮凸起部件的试验片用石蜡进行封孔处理，用阿基米德法测定密度。测定结果如表2所示。
(2)凸轮外周硬度
利用洛氏硬度计以C等级对各实施例、比较例中所获得的试验片的凸轮凸头部的外周测量5点，并计算出其平均值。测定结果如表2所示。
              表2.关于各实施例·比较例的试验片的
                 密度及凸轮外周硬度的测定结果
                实施例     比较例
   1    2    3    4    1     2
  密度g/cm3 7.46 7.38 7.37 7.36 - 7.33
  硬度HRC 55 53 50 51 - 53
(3)耐腐蚀试验及耐磨损试验
利用图3所示的二圆筒接触试验机，测定各试验片的腐蚀发生次数。使以一定速度旋转的各试验片4和对接材料的圆筒试验片5的旋转面接触，一边在两试验片的接触面滴下润滑油6、一边加上规定负载7使之旋转，测量直到发生腐蚀的转数。另外，对一定转数(1×105次)的磨损凹陷量(μm)进行测定。
<测定条件>
测定装置：二圆筒接触试验机
转数：1500rpm
润滑油：发动机油     10W30
油温：100℃
油量：2×14-4m3/min
负载：1500N、2000N、2500N
滑动率：0％
对接材料：SUJ2
判定方法：利用AE(声发射)检测腐蚀发生的龟裂，以当时的接触次数作为腐蚀发生数制作成S-N曲线，与各试验片进行比较。
耐腐蚀试验结果如图4所示，耐磨损试验结果如图5所示。
关于耐腐蚀性及耐磨损性，实施例1～4及比较例2比比较例1结果更好。
(4)尺寸变化率
使用三维测定仪，对二次成形体与二次烧结体的外周形状在360°内每1°进行测定、使从测定点扫描的双方形状重叠从而求得各测定点的尺寸变化率，将其中最大的值特别指定为二次烧结体相对于二次成形体的尺寸变化率。
(5)凸轮升程误差
对将二次烧结体淬火、回火后再喷丸的试验片，测定凸轮升程误差。采用凸轮轮廓测定程序ADCOLE来测定凸轮轮廓，与目标轮廓比较，检测其误差即为升程误差。
尺寸变化率和凸轮升程误差的测定结果如图6所示。由图6表示看出，尺寸变化率为±0.5％以下的实施例1～4，满足一般研磨品的凸轮升程误差的规范(0.05mm)，而尺寸变化率超过±0.5％的比较例2偏出了一般研磨品的凸轮升程误差的规范(0.05mm)。
产业上的可利用性
如上所述，根据本发明，对构成烧结体部分(母材)的铁基烧结合金的最终组成和密度进行调节，再根据需要进行调质，从而获得烧结时尺寸精度高、且耐磨损性及耐腐蚀性优良的高精度烧结凸轮凸起部件，能大幅度地削减花费在磨削加工上的成本，同时，能获得滑动性能及耐久性优良的组装凸轮轴。
特别是，本发明的高精度烧结凸轮凸起部件，也能对应制作复杂形状的凸轮凸起部的情况，能够制作完全或几乎不需要磨削加工的凸轮凸起部。

Claims (8)

1.高精度烧结凸轮凸起部件，其将烧结用粉末的压缩成形及烧结反复1次或2次以上而形成规定形状、再根据需要进行调质而获得，其特征在于：这种烧结凸轮凸起部件由铁基烧结合金构成，该铁基烧结合金由0.3～5.0重量％的Ni及0.2～4.0重量％的Cu中的一方或双方、0.5～1.2重量％的C、以及不可避免的杂质和剩余部分Fe构成，并且，密度为7.3g/cm3以上，凸轮外周硬度为HRC45以上，在最后的烧结工序中所得到的烧结体相对于在最后的压缩工序中所得到的成形体的尺寸变化率为±0.5％以内。
2.根据权利要求1所述的高精度烧结凸轮凸起部件，其特征在于：含有上述Ni及上述Cu双方。
3.根据权利要求2所述的高精度烧结凸轮凸起部件，其特征在于：还含有0.1～2.5重量％的Mo。
4.高精度烧结凸轮凸起部件的制造方法，其特征在于：采用调制成下述最终组成的烧结用粉末，通过对反复1次或2次以上的压缩及烧结而形成规定形状的烧结体进行淬火、回火处理，从而制作烧结凸轮凸起部件；该烧结凸轮凸起部件由具有下述最终组成的铁基烧结合金构成，该最终组成由0.3～5.0重量％的Ni及0.2～4.0重量％的Cu中的一方或双方、0.5～1.2重量％的C、以及不可避免的杂质和剩余部分Fe构成，其密度为7.3g/cm3以上，凸轮外周硬度为HRC45以上，在最后的烧结工序中所得到的烧结体相对于在最后的压缩工序中所得到的成形体的尺寸变化率为±0.5％以内。
5.根据权利要求4所述的高精度烧结凸轮凸起部件的制造方法，其特征在于：进行2次以上的上述压缩及烧结工序。
6.根据权利要求4或5所述的高精度烧结凸轮凸起部件的制造方法，其特征在于：在进行淬火、回火处理后，对凸轮外周进行喷丸处理。
7.根据权利要求4～6中任意一项所述的高精度烧结凸轮凸起部件的制造方法，其特征在于：在上述最终组成中含有上述Ni及上述Cu双方。
8.根据权利要求7所述的高精度烧结凸轮凸起部件的制造方法，其特征在于：在上述最终组成中还含有0.1～2.5重量％的Mo。
CNA038221306A 2002-09-30 2003-09-19 高精度烧结凸轮凸起部件 Pending CN1681956A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002321815A JP2004124244A (ja) 2002-09-30 2002-09-30 高精度焼結カムロブ材
JP321815/2002 2002-09-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1681956A true CN1681956A (zh) 2005-10-12

Family

ID=32064392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA038221306A Pending CN1681956A (zh) 2002-09-30 2003-09-19 高精度烧结凸轮凸起部件

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20060042081A1 (zh)
JP (1) JP2004124244A (zh)
KR (1) KR20050055732A (zh)
CN (1) CN1681956A (zh)
WO (1) WO2004031429A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101725691A (zh) * 2009-12-23 2010-06-09 奇瑞汽车股份有限公司 一种凸轮加工方法
CN103244400A (zh) * 2012-02-14 2013-08-14 无锡格兰登福托玛斯气动系统有限公司 一种用于医疗泵的偏心轮及其制造工艺
CN103737004A (zh) * 2013-12-19 2014-04-23 余姚市盛达粉末冶金有限公司 充气泵凸轮制造方法
CN107002178A (zh) * 2014-11-25 2017-08-01 赛峰飞机发动机公司 由铝和钛的合金制作三维部件的方法
CN110760759A (zh) * 2019-12-03 2020-02-07 德钜（厦门）特种合金制品有限公司 一种滑块的粉末冶金烧结工艺

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007092160A (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Sumitomo Denko Shoketsu Gokin Kk 鉄系焼結部品の製造方法
CN101297058B (zh) * 2005-12-28 2012-07-18 株式会社美姿把 发动机起动装置
JP4781858B2 (ja) * 2006-03-13 2011-09-28 Ｎｔｎ株式会社 焼結品の製造方法
JP2009047048A (ja) * 2007-08-17 2009-03-05 Hitachi Ltd カム部材及び該カム部材の製造方法、該カム部材が用いられた内燃機関の動弁装置
JP5955498B2 (ja) * 2009-09-29 2016-07-20 Ntn株式会社 動力伝達部品の製造方法
CN101824579B (zh) * 2010-02-11 2012-03-21 咸阳怡博粉末冶金有限公司 用于射孔枪上的堵片骨架制备方法
CN105149594A (zh) * 2015-08-31 2015-12-16 苏州莱特复合材料有限公司 一种粉末冶金凸轮及其制备方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1187909B (it) * 1986-02-14 1987-12-23 Fiat Auto Spa Albero a distribuzione composito per motori a combustione interna e procedimento per la sua realizzazione
JPH02134350U (zh) * 1989-04-12 1990-11-07
US5293847A (en) * 1993-02-16 1994-03-15 Hoffman Ronald J Powdered metal camshaft assembly
JPH07127402A (ja) * 1993-10-29 1995-05-16 Sumitomo Electric Ind Ltd アジャスティングシムとカムの組合せ
US5884593A (en) * 1996-04-24 1999-03-23 Tecumseh Products Company Head and overhead camshaft assembly for an internal combustion engine
DE19645112A1 (de) * 1996-11-01 1998-05-14 Roland Klaar Gebaute Nockenwelle
JPH1150210A (ja) * 1997-07-29 1999-02-23 Sumitomo Electric Ind Ltd 鉄系焼結合金部品およびその製造方法
JP4005189B2 (ja) * 1997-11-10 2007-11-07 株式会社神戸製鋼所 高強度焼結鋼およびその製造方法
DE60030063T2 (de) * 1999-04-16 2007-01-04 Jfe Steel Corp. Pulvermetallurgisches verfahren
US6473964B1 (en) * 2000-01-12 2002-11-05 Keystone Investment Corporation Method of fabricating camshafts
JP3843207B2 (ja) * 2000-10-04 2006-11-08 田中精密工業株式会社 内燃機関の動弁装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101725691A (zh) * 2009-12-23 2010-06-09 奇瑞汽车股份有限公司 一种凸轮加工方法
CN103244400A (zh) * 2012-02-14 2013-08-14 无锡格兰登福托玛斯气动系统有限公司 一种用于医疗泵的偏心轮及其制造工艺
CN103244400B (zh) * 2012-02-14 2016-05-25 无锡格兰登福托玛斯气动系统有限公司 一种用于医疗泵的偏心轮
CN103737004A (zh) * 2013-12-19 2014-04-23 余姚市盛达粉末冶金有限公司 充气泵凸轮制造方法
CN107002178A (zh) * 2014-11-25 2017-08-01 赛峰飞机发动机公司 由铝和钛的合金制作三维部件的方法
CN107002178B (zh) * 2014-11-25 2019-11-01 赛峰飞机发动机公司 由铝和钛的合金制作三维部件的方法
CN110760759A (zh) * 2019-12-03 2020-02-07 德钜（厦门）特种合金制品有限公司 一种滑块的粉末冶金烧结工艺

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004031429A1 (ja) 2004-04-15
KR20050055732A (ko) 2005-06-13
US20060042081A1 (en) 2006-03-02
JP2004124244A (ja) 2004-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102257299B (zh) 可氮化钢活塞环和钢汽缸套及制造它们的铸造方法
JP5669392B2 (ja) ピストンリングおよびシリンダライナの製造のための高珪素成分を含む鋼材
KR101087562B1 (ko) 내연기관용 피스톤 및 그 제조 방법
CN1234897C (zh) 金属垫片及其加工材料和它们的生产方法
CN1681956A (zh) 高精度烧结凸轮凸起部件
CN103946407B (zh) 合金铸铁和采用该合金铸铁的旋转活塞的制造方法
JP2012518764A (ja) ピストンリングおよびシリンダスリーブを製造するための鋼材組成物
KR20150021754A (ko) 내구성이 우수한 회주철
CN1109773C (zh) 用于内燃机的自润滑式活塞环材料及活塞环
CN100338373C (zh) 无声链用烧结链轮及其制造方法
CN1723293A (zh) 尺寸变化抑制特性优异的冷模具钢
JP4432012B2 (ja) ダイカスト金型の製造方法、およびダイカスト金型
KR20060040570A (ko) 캠샤프트의 제조 방법, 캠샤프트 및 이것에 이용하는캠로브재
CN107858604B (zh) 一种高耐磨铁基粉末冶金内花键、离合器外罩及离合器
KR20170029161A (ko) 내마모성이 강화된 오일레스베어링 몸체
KR20110084015A (ko) 자동차 공조기용 압축기의 실린더 블록용 소재 조성물
CN111155036B (zh) 车辆用可变油泵的滑动件及其制造方法
JPH0688166A (ja) 耐ヒートクラック性にすぐれる熱間加工用金型
KR100662721B1 (ko) 캠로브재, 이것을 사용한 캠샤프트 및 캠로브재의 제조방법
JP2004124137A (ja) 高精度焼結カムロブ材
CN101068641A (zh) 用于凸轮凸角和其它高磨损制品的烧结合金
CN109482889A (zh) 一种汽车转向结构零件球碗的材料及粉末冶金制备工艺
KR20150028904A (ko) 고온 내마모성이 우수한 내열주철
Engström et al. Metal Powder Solutions to Promote Future Growth of the PM industry
JPH0463261A (ja) 耐用性金型の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication