一種粉末冶金復(fù)合凸輪及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于凸輪技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種粉末冶金復(fù)合凸輪及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]裝配式凸輪軸具有質(zhì)量輕、可柔性設(shè)計和加工、耐磨性好等優(yōu)點，目前廣泛應(yīng)用于汽車和摩托車的發(fā)動機。傳統(tǒng)的凸輪片一般采用鍛造、擠壓、拉拔等工藝制備而成，然后再進行表面淬火處理。采用鍛造工藝直接將鋼片熱鍛成毛坯、再進行冷鍛制備尺寸精度高的凸輪片鋼管毛坯。還可以采用冷鍛直接制備凸輪片。也可以直接采用擠壓工藝制備出凸輪片，再進行冷拉拔進行尺寸控制，再進行切割得到尺寸精度很高的凸輪片。人們還開發(fā)采用鋼管直接進行冷拔制備凸輪片。上述工藝存在生產(chǎn)工序長、成本高、材料利用率低和成分不易調(diào)整等不足。
[0003]為了降低成本，采用常規(guī)粉末冶金制備的凸輪片，圖I為現(xiàn)有技術(shù)中一種粉末冶金凸輪的俯視示意圖。該粉末冶金凸輪I的外表邊緣為凸輪形，內(nèi)邊緣為圓形。該粉末冶金凸輪I采用粉末冶金工藝制成，首先采用壓制成形，接著燒結(jié)和熱鍛，然后對凸輪的外邊緣進行感應(yīng)淬火，提高凸輪外邊緣的硬度，以滿足使用需要。但是同時內(nèi)邊緣的硬度也會有一定的提高，但小于凸輪外邊緣的硬度。采用該種工藝制造的粉末冶金凸輪其缺點是，由于在淬火時，凸輪的內(nèi)邊緣受淬火影響硬度提高，變脆，這樣在裝配時容易導(dǎo)致凸輪開裂。
[0004]圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中另一種粉末冶金凸輪，該粉末冶金凸輪為復(fù)合凸輪，該粉末冶金復(fù)合凸輪2由不同材料組成的凸輪片2-1和內(nèi)襯2-2組成，所述凸輪片2-1通過粉末冶金方法制成，所述內(nèi)襯2-2可以采用粉末冶金方法或傳統(tǒng)工藝如拉拔、軋制等制成，然后凸輪片2-1和內(nèi)襯2-2復(fù)合形成粉末冶金復(fù)合凸輪2，所述凸輪片2-1和內(nèi)襯2-2的材料不同。如圖2所示，該粉末冶金復(fù)合凸輪2的內(nèi)襯2-2為圓形管或異性管。該粉末冶金復(fù)合凸輪由于采用較軟的內(nèi)襯和較硬的凸輪片復(fù)合而成，因此減少了圖I中所述的粉末冶金凸輪所出現(xiàn)的開裂問題。但是圖2中所述的粉末冶金復(fù)合凸輪也存在一定問題，由于凸輪2-1在桃尖處的厚度大于基圓處的厚度，因此在凸輪收縮時桃尖處和基圓處對內(nèi)襯2-2的產(chǎn)生的應(yīng)力不同，導(dǎo)致內(nèi)襯2-2的圓度不均勻，需要后續(xù)加工，增加了成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種粉末冶金復(fù)合凸輪及其制造方法，在結(jié)構(gòu)設(shè)計和內(nèi)襯材料方面做出改進，能夠得到內(nèi)孔尺寸精度好、扭矩高、內(nèi)襯和凸輪片硬度分布均勻、緩解應(yīng)力、耐磨性好等的粉末冶金復(fù)合凸輪，并且降低成本。
[0006]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0007]該粉末冶金復(fù)合凸輪由兩部分組成：
[0008]凸輪片：采用第一材料，包括外邊緣與內(nèi)邊緣，分為基圓部分和桃尖部分；
[0009]內(nèi)襯：采用第二材料，包括外邊緣與內(nèi)邊緣，分為基圓部分和桃尖部分；
[0010]所述凸輪片的內(nèi)邊緣與所述內(nèi)襯的外邊緣通過冶金結(jié)合復(fù)合在一起；
[0011]所述第一材料與第二材料為不同的材料；
[0012]所述內(nèi)襯的外邊緣與所述凸輪片的內(nèi)邊緣形狀相同，都與凸輪片的外邊緣形狀相似，呈凸輪形狀。
[0013]所述內(nèi)襯的內(nèi)邊緣的形狀為圓形；或與內(nèi)襯的外邊緣形狀相似，呈凸輪形狀。
[0014]所述凸輪片的桃尖處內(nèi)外邊緣之間的垂直距離大于或等于凸輪片的基圓處內(nèi)外邊緣之間的垂直距離。
[0015]所述內(nèi)襯的內(nèi)邊緣具有O?30個等分的突起,所述突起的深度為0.01?1.0mm。
[0016]所述突起的深度為0.1?0.3謹。
[0017]所述第一材為鐵、磷、碳以及添加材料的組合，所述添加材料為鉻、鑰、鎢、銅、鎳、
娃、猛兀素中的任一種或多種。
[0018]所述第一材料的成分組成和質(zhì)量百分比為:0?20%的鉻、O?10%的鑰、O?5%的鎢、O?15%的銅、O?8%的鎳、O?3%的硅、O?3%的猛、0.1?1%的磷、0.1?5%的碳、
其余為鐵。
[0019]所述第二材料為鐵、碳以及添加材料的組合，所述添加材料為銅、鑰、鎳、鉻元素中的任一種或多種。
[0020]所述第二材料的成分組成和質(zhì)量百分比為:0?30%的銅、O?10%的鎳、O?10%的鑰、O?10%的鉻、O?3%的碳、其余為鐵。
[0021]本發(fā)明提供的一種粉末冶金復(fù)合凸輪的制造方法，按以下步驟進行:
[0022]采用第一材料制成凸輪片生坯；
[0023]采用與第一材料不同的第二材料制成內(nèi)襯生坯，所述內(nèi)襯外邊緣的形狀與所述凸輪片的內(nèi)邊緣形狀相同且與凸輪片的外邊緣形狀相似，呈凸輪形狀；
[0024]將所述凸輪片生坯和內(nèi)襯生坯嵌套在一起；
[0025]燒結(jié)嵌套在一起的凸輪片生坯和內(nèi)襯生坯，將凸輪片和內(nèi)襯焊接在一起。
[0026]所述內(nèi)襯生坯的高度比凸輪片生坯的高度低0.01?2.00mm。
[0027]所述內(nèi)襯生坯的高度比凸輪片生坯的高度低0.1?0.5mm。
[0028]在將所述凸輪片生坯和內(nèi)襯生坯嵌套在一起之前，對內(nèi)襯生坯和凸輪片生坯進行800?1000°C的預(yù)燒結(jié)。
[0029]所述第一材料為鐵、磷、碳以及添加材料的組合，所述添加材料為鉻、鑰、鎢、銅、
鎳、硅、錳元素中的任一種或多種。
[0030]所述第二材料為鐵、碳以及添加材料的組合，所述添加材料為銅、鑰、鎳、鉻元素中的任一種或多種。
[0031]本發(fā)明提供的另外一種粉末冶金復(fù)合凸輪的制造方法，按以下步驟進行:
[0032]對制成凸輪片和內(nèi)襯的粉末分別進行混料，所述凸輪片的混料原料由第一材料組成，所述內(nèi)襯的混料原料由與第一材料的不同第二材料組成；
[0033]對混料后的凸輪片和內(nèi)襯的粉末采用雙料靴布料，同時壓制所述凸輪片和所述內(nèi)襯，一次壓制成形得到粉末冶金復(fù)合凸輪生坯，在所述粉末冶金復(fù)合凸輪生坯中，所述內(nèi)襯外邊緣的形狀與所述凸輪片的外邊緣的形狀相似，呈凸輪形狀；
[0034]對所述粉末冶金復(fù)合凸輪生坯進行燒結(jié)，制備出粉末冶金復(fù)合凸輪。
[0035]所述燒結(jié)溫度為1050?1250°C，燒結(jié)時間為10?60分鐘，燒結(jié)氣氛為分解氨、氫氣或真空。
[0036]所述第一材料為鐵、磷、碳以及添加材料的組合，所述添加材料為鉻、鑰、鎢、銅、
鎳、硅、錳元素中的任一種或多種。
[0037]所述第二材料為鐵、碳以及添加材料的組合，所述添加材料為銅、鑰、鎳、鉻元素中的任一種或多種。
[0038]本發(fā)明的有益效果為:
[0039]本發(fā)明提供的粉末冶金復(fù)合凸輪及其制造方法，能夠得到內(nèi)孔尺寸精度好、扭矩高、內(nèi)襯和凸輪片硬度分布均勻、緩解應(yīng)力、耐磨性好等的粉末冶金復(fù)合凸輪，并且降低成本。
【附圖說明】
[0040]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種粉末冶金凸輪的俯視示意圖。
[0041]圖2是現(xiàn)有技術(shù)的一種粉末冶金復(fù)合凸輪的俯視示意圖。
[0042]圖3是實施例一給出的一種粉末冶金復(fù)合凸輪的俯視示意圖。
[0043]圖4是實施例一給出的另一種粉末冶金復(fù)合凸輪的俯視示意圖。
[0044]圖5是實施例二給出的一種粉末冶金復(fù)合凸輪的俯視示意圖。
[0045]圖6為圖5沿A-A’方向的剖視圖。
[0046]附圖標記:
[0047]1、2、3、4一粉末冶金復(fù)合凸輪；2-1、3-1、4-1—凸輪片；