一种粉末冶金复合凸轮及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于凸轮技术领域，特别涉及一种粉末冶金复合凸轮及其制造方法。
【背景技术】
[0002]装配式凸轮轴具有质量轻、可柔性设计和加工、耐磨性好等优点，目前广泛应用于汽车和摩托车的发动机。传统的凸轮片一般采用锻造、挤压、拉拔等工艺制备而成，然后再进行表面淬火处理。采用锻造工艺直接将钢片热锻成毛坯、再进行冷锻制备尺寸精度高的凸轮片钢管毛坯。还可以采用冷锻直接制备凸轮片。也可以直接采用挤压工艺制备出凸轮片，再进行冷拉拔进行尺寸控制，再进行切割得到尺寸精度很高的凸轮片。人们还开发采用钢管直接进行冷拔制备凸轮片。上述工艺存在生产工序长、成本高、材料利用率低和成分不易调整等不足。
[0003]为了降低成本，采用常规粉末冶金制备的凸轮片，图I为现有技术中一种粉末冶金凸轮的俯视示意图。该粉末冶金凸轮I的外表边缘为凸轮形，内边缘为圆形。该粉末冶金凸轮I采用粉末冶金工艺制成，首先采用压制成形，接着烧结和热锻，然后对凸轮的外边缘进行感应淬火，提高凸轮外边缘的硬度，以满足使用需要。但是同时内边缘的硬度也会有一定的提高，但小于凸轮外边缘的硬度。采用该种工艺制造的粉末冶金凸轮其缺点是，由于在淬火时，凸轮的内边缘受淬火影响硬度提高，变脆，这样在装配时容易导致凸轮开裂。
[0004]图2示出了现有技术中另一种粉末冶金凸轮，该粉末冶金凸轮为复合凸轮，该粉末冶金复合凸轮2由不同材料组成的凸轮片2-1和内衬2-2组成，所述凸轮片2-1通过粉末冶金方法制成，所述内衬2-2可以采用粉末冶金方法或传统工艺如拉拔、轧制等制成，然后凸轮片2-1和内衬2-2复合形成粉末冶金复合凸轮2，所述凸轮片2-1和内衬2-2的材料不同。如图2所示，该粉末冶金复合凸轮2的内衬2-2为圆形管或异性管。该粉末冶金复合凸轮由于采用较软的内衬和较硬的凸轮片复合而成，因此减少了图I中所述的粉末冶金凸轮所出现的开裂问题。但是图2中所述的粉末冶金复合凸轮也存在一定问题，由于凸轮2-1在桃尖处的厚度大于基圆处的厚度，因此在凸轮收缩时桃尖处和基圆处对内衬2-2的产生的应力不同，导致内衬2-2的圆度不均匀，需要后续加工，增加了成本。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提出一种粉末冶金复合凸轮及其制造方法，在结构设计和内衬材料方面做出改进，能够得到内孔尺寸精度好、扭矩高、内衬和凸轮片硬度分布均匀、缓解应力、耐磨性好等的粉末冶金复合凸轮，并且降低成本。
[0006]为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0007]该粉末冶金复合凸轮由两部分组成：
[0008]凸轮片：采用第一材料，包括外边缘与内边缘，分为基圆部分和桃尖部分；
[0009]内衬：采用第二材料，包括外边缘与内边缘，分为基圆部分和桃尖部分；
[0010]所述凸轮片的内边缘与所述内衬的外边缘通过冶金结合复合在一起；
[0011]所述第一材料与第二材料为不同的材料；
[0012]所述内衬的外边缘与所述凸轮片的内边缘形状相同，都与凸轮片的外边缘形状相似，呈凸轮形状。
[0013]所述内衬的内边缘的形状为圆形；或与内衬的外边缘形状相似，呈凸轮形状。
[0014]所述凸轮片的桃尖处内外边缘之间的垂直距离大于或等于凸轮片的基圆处内外边缘之间的垂直距离。
[0015]所述内衬的内边缘具有O?30个等分的突起,所述突起的深度为0.01?1.0mm。
[0016]所述突起的深度为0.1?0.3謹。
[0017]所述第一材为铁、磷、碳以及添加材料的组合，所述添加材料为铬、钥、钨、铜、镍、
娃、猛兀素中的任一种或多种。
[0018]所述第一材料的成分组成和质量百分比为:0?20%的铬、O?10%的钥、O?5%的钨、O?15%的铜、O?8%的镍、O?3%的硅、O?3%的猛、0.1?1%的磷、0.1?5%的碳、
其余为铁。
[0019]所述第二材料为铁、碳以及添加材料的组合，所述添加材料为铜、钥、镍、铬元素中的任一种或多种。
[0020]所述第二材料的成分组成和质量百分比为:0?30%的铜、O?10%的镍、O?10%的钥、O?10%的铬、O?3%的碳、其余为铁。
[0021]本发明提供的一种粉末冶金复合凸轮的制造方法，按以下步骤进行:
[0022]采用第一材料制成凸轮片生坯；
[0023]采用与第一材料不同的第二材料制成内衬生坯，所述内衬外边缘的形状与所述凸轮片的内边缘形状相同且与凸轮片的外边缘形状相似，呈凸轮形状；
[0024]将所述凸轮片生坯和内衬生坯嵌套在一起；
[0025]烧结嵌套在一起的凸轮片生坯和内衬生坯，将凸轮片和内衬焊接在一起。
[0026]所述内衬生坯的高度比凸轮片生坯的高度低0.01?2.00mm。
[0027]所述内衬生坯的高度比凸轮片生坯的高度低0.1?0.5mm。
[0028]在将所述凸轮片生坯和内衬生坯嵌套在一起之前，对内衬生坯和凸轮片生坯进行800?1000°C的预烧结。
[0029]所述第一材料为铁、磷、碳以及添加材料的组合，所述添加材料为铬、钥、钨、铜、
镍、硅、锰元素中的任一种或多种。
[0030]所述第二材料为铁、碳以及添加材料的组合，所述添加材料为铜、钥、镍、铬元素中的任一种或多种。
[0031]本发明提供的另外一种粉末冶金复合凸轮的制造方法，按以下步骤进行:
[0032]对制成凸轮片和内衬的粉末分别进行混料，所述凸轮片的混料原料由第一材料组成，所述内衬的混料原料由与第一材料的不同第二材料组成；
[0033]对混料后的凸轮片和内衬的粉末采用双料靴布料，同时压制所述凸轮片和所述内衬，一次压制成形得到粉末冶金复合凸轮生坯，在所述粉末冶金复合凸轮生坯中，所述内衬外边缘的形状与所述凸轮片的外边缘的形状相似，呈凸轮形状；
[0034]对所述粉末冶金复合凸轮生坯进行烧结，制备出粉末冶金复合凸轮。
[0035]所述烧结温度为1050?1250°C，烧结时间为10?60分钟，烧结气氛为分解氨、氢气或真空。
[0036]所述第一材料为铁、磷、碳以及添加材料的组合，所述添加材料为铬、钥、钨、铜、
镍、硅、锰元素中的任一种或多种。
[0037]所述第二材料为铁、碳以及添加材料的组合，所述添加材料为铜、钥、镍、铬元素中的任一种或多种。
[0038]本发明的有益效果为:
[0039]本发明提供的粉末冶金复合凸轮及其制造方法，能够得到内孔尺寸精度好、扭矩高、内衬和凸轮片硬度分布均匀、缓解应力、耐磨性好等的粉末冶金复合凸轮，并且降低成本。
【附图说明】
[0040]图1是现有技术的一种粉末冶金凸轮的俯视示意图。
[0041]图2是现有技术的一种粉末冶金复合凸轮的俯视示意图。
[0042]图3是实施例一给出的一种粉末冶金复合凸轮的俯视示意图。
[0043]图4是实施例一给出的另一种粉末冶金复合凸轮的俯视示意图。
[0044]图5是实施例二给出的一种粉末冶金复合凸轮的俯视示意图。
[0045]图6为图5沿A-A’方向的剖视图。
[0046]附图标记:
[0047]1、2、3、4一粉末冶金复合凸轮；2-1、3-1、4-1—凸轮片；