專利名稱：球墨鑄鐵凸輪軸及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動機(jī)凸輪軸及其制造方法。
目前，國內(nèi)外凸輪軸的材料一般用優(yōu)質(zhì)鋼模鍛而成或采用非合金灰鑄鐵或球墨鑄鐵鑄制而成。凸輪軸的結(jié)構(gòu)多為頂置凸輪軸，不包含整體齒輪，齒輪是從凸輪軸一端安裝上去的。為了保證耐磨性，在制造凸輪軸時(shí)，鍛鋼凸輪軸采用淬火硬化，非合金灰鑄鐵凸輪軸多采用冷激鑄造法和近年以來西德采用的表面重熔硬化方法。但是上述方法不適于整鑄凸輪軸(即齒輪與凸輪軸整鑄為一體)，因?yàn)殄戜撏馆嗇S不耐磨、壽命低。冷激鑄造凸輪軸費(fèi)用昂貴，因?yàn)槌杀靖叩睦滂F迄今只能靠手工才能可靠地放進(jìn)鑄型中去，使這種鑄造過程自動化的嘗試尚無成功的希望。而西德的灰鐵重熔技術(shù)解決不了整鑄凸輪軸齒輪工藝問題(灰鐵齒輪易淬裂)和整體軸抗彎曲疲勞強(qiáng)度。本發(fā)明選用的球鐵材料成分和制造工藝國內(nèi)外未見先例。
本發(fā)明的目的是提供一種使用壽命高，耐磨性能好的球墨鑄鐵整鑄凸輪軸。
本發(fā)明的另一目的是提供一種操作簡單，成本低，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)的球鐵凸輪軸的制造方法，并能使凸輪軸獲得較好的綜合性能。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的采用化學(xué)成份為C3.6～3.9%、Si1.8～2.7%，Mn0.3～1.0%、P＜0.05%、S＜0.03%、Cr≤0.5%、鑄態(tài)基體組織為珠光體基體+10～15%鐵素體，鑄造滲炭體＜3%的球墨鑄鐵整體鑄造成包含齒輪的凸輪軸。其制造方法包括造型、冶煉、澆注、機(jī)加工，重熔硬化等步驟，使用重熔仿形機(jī)床對凸輪表面進(jìn)行重熔硬化處理。重熔參數(shù)為電壓5～20伏，電流30～100安培，惰性氣流量3～6立方米/分，凸輪運(yùn)行速度2.5分/周、高溫源橫向掃描速度10毫米/秒。
下面結(jié)合本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明在重熔仿形機(jī)床上工作簡圖以北京BJ492Q85馬力發(fā)動機(jī)凸輪軸為例，選用化學(xué)成份為C3.6%，Si2.5%，Mn0.4%，P0.03%，S0.02% Cr0.5%，鑄態(tài)基體組織為珠光體基體+10%鐵素體，鑄造滲炭體為3%，球化級別1～2級，球墨大小6～7級的球墨鑄鐵整體鑄造成包含整體齒輪2、凸輪1、軸肩3的整鑄凸輪軸。其制造方法是將整鑄凸輪軸進(jìn)行車削加工(留余量0.5mm)后，在重熔仿形機(jī)床上對凸輪1表面進(jìn)行重熔硬化處理。利用7000°K高溫電弧熱源不熔化鎢極4經(jīng)惰性氣體(氬氣)保護(hù)凸輪表面液體溶池，將凸輪1表面重熔，獲得表面1～1.5mm的硬化耐磨層，硬度HRC53～62。重熔參數(shù)為電壓10～15伏、電流50～100安培、惰性氣流量3～6立方米/分、凸輪運(yùn)行圓周速度2.5分/周高溫源橫向掃描速度10毫米/秒。由于采用特定成分的球鐵凸輪軸10和重熔參數(shù)的變化，從而省掉了重熔前予熱、重熔后緩冷工序，優(yōu)于西德灰鐵重熔工藝。球鐵整鑄凸輪軸齒輪2采用高、中頻齒面淬火HRC51～57或正火處理HB260～280，解決了灰鐵齒輪淬火易裂問題和滿足軸體的抗彎曲疲勞強(qiáng)度的要求σ-1≥20kg/mm2。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、經(jīng)臺架試驗(yàn)和道路試驗(yàn)，比冷激合金鑄鐵凸輪軸耐磨性能提高2～3倍，滿足高速高負(fù)荷工況的要求。
2、兼有優(yōu)良的抗擦傷能力，抗粘著性，抗咬傷、抗剝落的強(qiáng)韌性能。
3、采用整體鑄造解決了整體齒輪淬火和軸體的抗彎曲疲勞強(qiáng)度的要求。
4、操作工藝簡單、節(jié)省工時(shí)，成本低。
權(quán)利要求
1.一種球墨鑄鐵凸輪軸，其特征在于采用化學(xué)成份為C3.6～3.9%，Si1.8～2.7%，Mn0.3～1.0%，P＜0.05%，S＜0.03%，Cr≤0.5%，鑄態(tài)基體組織為珠光體基體十10～15%鐵素體，鑄造滲炭體＜3%的球墨鑄鐵整體鑄造成包含齒輪2的凸輪軸。
2.一種制造球鐵整鑄凸輪軸的方法，包括造型、冶煉、澆注、機(jī)加工、重熔硬化等步驟，其特征在于使用重熔仿形機(jī)床對凸輪1表面進(jìn)行重熔硬化處理，重熔參數(shù)為電壓5～20伏，電流30～100安培，惰性氣流量3～6立方米/分，凸輪運(yùn)行速度2.5分/周，高溫源橫向掃描速度10毫米/秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于整鑄凸輪軸齒輪2采用高、中頻齒面淬火或正火處理。
全文摘要
本發(fā)明采用特定成份的球墨鑄鐵整鑄而成，經(jīng)惰性氣體電弧和重熔仿形機(jī)床對凸輪表面進(jìn)行重熔硬化處理，解決了齒輪淬火問題和滿足整體軸抗彎曲疲勞強(qiáng)度要求。提高了凸輪軸的耐磨性，抗粘著性，抗剝落性能。
文檔編號C21D9/30GK1058237SQ9110514
公開日1992年1月29日 申請日期1991年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月31日
發(fā)明者張繼啟, 蔣連榮 申請人:張繼啟, 蔣連榮