CN103184908A - 一种粉末冶金凸轮轴及其制备方法 - Google Patents

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王林山
汪礼敏
董小江
穆艳茹
陈鹏
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Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
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Abstract

本发明公开了属于粉末冶金技术领域的一种粉末冶金凸轮轴及其制备方法。所述粉末冶金凸轮轴是在异形基体管表面覆上粉末冶金凸轮片。将粉末冶金凸轮片压坯或粉末冶金凸轮片与异形基体管装配在一起进行烧结焊、钎焊、氩弧焊或激光焊，制备成粉末冶金凸轮轴。采用粉末冶金、压力加工和焊接等工艺结合起来，采用异形管可以精确的控制粉末冶金凸轮片的相位角在0.1～5°范围内，大大提高相位精度、减少加工余量、提高生产效率，制备出具有质量轻、耐磨性好、成本低的粉末冶金凸轮轴。

Description

一种粉末冶金凸轮轴及其制备方法
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域，特别涉及一种粉末冶金凸轮轴及其制备方法。
背景技术
中空凸轮轴具有质量轻、可柔性设计和加工、耐磨性好等优点，目前广泛应用于汽车、摩托车等发动机。传统的凸轮轴一般采用铸造、辊锻等工艺制成毛坯，然后再进行表面淬火处理、车削加工、磨削加工制备凸轮轴。采用常规粉末冶金制备的凸轮片由于存在密度低、冲击韧性差等缺点。
专利CN87106724A、89100972.8公开了一种中空凸轮轴，利用内高压方式使得管发生塑性变形和外面处于弹性变形的凸轮、轴承座圈、齿轮等零件组装成中空凸轮轴。
专利94194271.6公开了一种单体凸轮轴，采用内高压成形的方法将管成形为中空凸轮轴，提高热处理对凸轮部分进行加工，最大限度的减重。
专利200810045999.6公开了一种粉末冶金凸轮轴的成分及制备工艺，将粉末冶金凸轮片在960℃预烧，然后装配在普通钢管上，再进行1140℃烧结，制备成粉末冶金凸轮轴。
此外资料介绍，在钢管上开键槽用来定位凸轮片，保证凸轮片的相位角，但是需要保证键槽处的最小壁厚满足强度要求，导致钢管的厚度增加，不利于凸轮轴减重，且相位角控制不够准确。
上述工艺分别存在生产成本较高、效率低、减重较小等不足。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提出一种粉末冶金凸轮轴及其制备方法。
本发明提供的一种粉末冶金凸轮轴，其特征在于，所述粉末冶金凸轮轴是在异形基体管表面覆上粉末冶金凸轮片。
所述粉末冶金凸轮轴的异形基体管采用压力加工方法制备。
所述粉末冶金凸轮轴的基体管材质可以为钢铁、镍、钛、铜、铝或上述至少两种的合金。
所述粉末冶金凸轮片可以为铁基粉末冶金材料、钛基粉末冶金材料、镍基粉末冶金材料、硬质合金等，其厚度可以为0.5～50mm。
本发明还提供上述粉末冶金凸轮轴的制备方法，该方法包括如下步骤：将粉末冶金凸轮片压坯或粉末冶金凸轮片与异形基体管装配在一起进行烧结焊、钎焊、氩弧焊或激光焊，制备成粉末冶金凸轮轴，烧结焊工艺：温度为1000～1500℃，时间为10～120分钟，钎焊工艺为：温度为500～1100℃、时间为20～120分钟，烧结焊或钎焊气氛为氢气、分解氨或真空等气氛。
粉末冶金凸轮片压坯经烧结获得粉末冶金凸轮片，烧结工艺为：1000～1500℃，10～120分钟，氢气、分解氨或真空气氛下进行烧结。
上述方法中，所述粉末冶金凸轮片的内孔与异型管凸起部位形状基本一致，间隙控制在0.05～2.0mm范围内。
本发明的有益效果：采用粉末冶金、压力加工和焊接等工艺结合起来，采用异形管可以精确的控制粉末冶金凸轮片的相位角在0.1～5°范围内，大大提高相位精度、减少加工余量、提高生产效率，制备出具有质量轻、耐磨性好、成本低的粉末冶金凸轮轴。
附图说明
图1是本发明异型管的结构示意图(a)及剖视图(b)；
图2是粉末冶金凸轮片的截面图；
图3是粉末冶金凸轮轴的结构示意图(a)及剖视图(b)。
具体实施方式
本发明提出一种粉末冶金凸轮轴及其制备方法，包括粉末冶金、烧结焊、钎焊、氩弧焊、激光焊等方法，图3所示的粉末冶金凸轮轴的结构示意图及剖视图，在异形基体管覆上粉末冶金凸轮片。下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
将的45#钢管，进行表面喷砂除锈、除油、清洗等处理后，将钢管放置在特定的模具内，采用内高压成形方法将钢管涨成带弧形凸起的异型管。采用Fe-Cr-Mo-Si-P-C化学成分的混合粉末在600MPa下进行压制成内孔比钢管弧形凸起尺寸大0.1mm的凸轮片，然后将钢管和凸轮片生坯组装在一起，在温度为1120℃、时间为30分钟、氢气气氛下进行烧结焊，制备出粉末冶金凸轮轴。
实施例2
采用Fe-Cr-Mo-Si-P-C化学成分的混合粉末在600MPa下进行压制成内孔的凸轮片，在温度为1120℃、时间为30分钟、分解氨气氛下进行烧结，制备出粉末冶金凸轮片。将的16Mn钢管，进行表面喷砂除锈、除油、清洗等处理，采用内高压成形方法将钢管涨成带弧形凸起的异型管，然后将钢管和粉末冶金凸轮片组装在一起，采用激光焊接，制备出粉末冶金凸轮轴。
实施例3
将上述的钢管和粉末冶金凸轮片组装在一起，采用0.03mm厚度的AgCuSn钎料，温度为800～840℃、时间为20分钟、在分解氨气氛下进行钎焊，制备出粉末冶金复合凸轮轴。
实施例4
将YG12(WC Co12)的硬质合金加工替换实施例2中所述粉末冶金凸轮片，然后与加工处理后的钢管组装在一起，中间放置0.03mm的AgCu28钎料，在温度为830～850℃、时间为20分钟、真空下进行钎焊，制备出粉末冶金复合凸轮轴。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种粉末冶金凸轮轴，其特征在于，所述粉末冶金凸轮轴是在异形基体管表面覆上粉末冶金凸轮片。
2.根据权利要求1所述的粉末冶金凸轮轴，其特征在于，所述粉末冶金凸轮轴的异形基体管采用压力加工方法制备。
3.根据权利要求1所述的粉末冶金凸轮轴，其特征在于，所述粉末冶金凸轮轴的基体管材质为钢铁、镍、钛、铜、铝或上述至少两种的合金。
4.根据权利要求1所述的粉末冶金凸轮轴，其特征在于，所述粉末冶金凸轮片为铁基粉末冶金材料、钛基粉末冶金材料、镍基粉末冶金材料或硬质合金。
5.根据权利要求1所述的粉末冶金凸轮轴，其特征在于，所述粉末冶金凸轮片厚度为0.5～50mm。
6.权利要求1至5任意一个权利要求所述的粉末冶金凸轮轴的制备方法，该方法包括如下步骤：将粉末冶金凸轮片压坯或粉末冶金凸轮片与异形基体管装配在一起进行烧结焊、钎焊、氩弧焊或激光焊，制备成粉末冶金凸轮轴，烧结焊工艺：温度为1000～1500℃，时间为10～120分钟，钎焊工艺为：温度为500～1100℃、时间为20～120分钟，烧结焊或钎焊气氛为氢气、分解氨或真空气氛。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述粉末冶金凸轮片的内孔与异型管凸起部位形状基本一致，间隙控制在0.05～2.0mm范围内。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：粉末冶金凸轮片压坯经烧结获得粉末冶金凸轮片，烧结工艺为：1000～1500℃，10～120分钟，氢气、分解氨或真空气氛下进行烧结。
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