深孔凸轮轴的渗碳方法技术

本发明专利技术公开了一种深孔凸轮轴的渗碳方法，该方法包括以下步骤：在齿轮的齿面和中心孔的孔壁设置保护镀层。在中心孔内套设一根与孔壁间隙配合的支撑轴，支撑轴两端通过固定件与深孔凸轮轴固接并封闭中心孔，且在固定件上涂覆防渗涂料。将深孔凸轮轴进行一次预渗碳，在凸轮和轴颈上形成预渗层。除去齿轮的保护镀层，进行二次终渗碳，齿面形成渗碳层并达到所需厚度，预渗层的厚度增加达到所需厚度。在中心孔内设置了保护镀层，同时套设了支撑轴，两端采用固定件封闭中心孔，既提高了中心孔的防渗碳效果，又减少了深孔凸轮轴的变形。对深孔凸轮轴进行两次渗碳处理，该渗碳方法提高了齿轮、凸轮和轴颈渗碳层的深度均匀性，从而提高了使用寿命。

Carburizing method for deep hole camshaft

The invention discloses a carburizing method for a deep hole camshaft. The method comprises the following steps: a protective coating is arranged on the tooth surface of the gear and the hole wall of the central hole. A supporting shaft matched with the hole wall is sheathed in the central hole, both ends of the supporting shaft are fixedly connected with the deep hole cam shaft through the fixing piece, and the central hole is closed, and the impervious coating is coated on the fixing piece. A pre carburizing of the deep hole camshaft is performed to form a pre penetration layer on the cam and journal. Remove the protective coating of the gear, carry out two times of final carburizing, and form a carburized layer on the tooth surface and reach the required thickness. The thickness of the pre penetrating layer is increased to reach the required thickness. A protective coating is arranged in the central hole, and a supporting shaft is sheathed at the same time, and the fixing holes are closed at the two ends to close the central hole. The utility model not only improves the anti seepage carbon effect of the central hole, but also reduces the deformation of the deep hole camshaft. The deep hole camshaft is treated with two carburizing methods. The carburizing method improves the depth uniformity of the carburized layer of the gear, cam and journal, thus increasing the service life.

【技术实现步骤摘要】
深孔凸轮轴的渗碳方法
本专利技术涉及发动机零件热处理领域，特别地，涉及一种深孔凸轮轴的渗碳方法。
技术介绍
某型发动机的重要部件选用小孔深长凸轮轴进行动力传递，由于凸轮轴颈和两端齿轮结构的服役条件不同，因而齿轮型面和轴颈表面提出了不同的渗碳深度要求，来提高深长凸轮轴的整体服役能力。如图1所示，该凸轮轴材料牌号12CrNi3A，长度为600mm，轴向均匀分布9个Φ40mm直径凸轮、4个直径Φ30mm的轴颈，带有Φ20mm的中心通孔，两端为齿轮结构，齿形外接圆直径Φ90mm。凸轮轴的轴颈比达到20：1，为航空发动机典型的深孔长轴结构，变形控制难度大。根据服役条件需要，齿轮齿形表面渗碳深度约为0.8～0.9mm，凸轮和轴颈部位渗碳深度约为1.4～1.5mm，渗碳后表面硬度需达到HRC60以上，轴颈外圆对中心孔的跳动控制在≤0.2mm。采用传统的一次渗碳、淬火工艺方法对深孔凸轮轴整体进行渗碳1.4mm，渗碳后对齿形面渗碳层磨削加工至0.8渗碳深度，然而，该工艺下齿轮表面硬度大幅降低至HRC40，工作中齿轮磨损严重，不能满足服役需求，降低了凸轮轴的使用寿命，如果发生齿轮断裂，动力传递失效，就会有严重的安全隐患。此外，还存在渗碳的区域难以控制和渗碳过程中凸轮轴壁轴变形等问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种深孔凸轮轴的渗碳方法，以解决现有渗碳工艺中的深孔凸轮轴使用寿命短、零件变形和渗碳的区域难以控制的技术问题。本专利技术采用的技术方案如下：一种深孔凸轮轴的渗碳方法，深孔凸轮轴包括设置在轴体上的凸轮和轴颈、设置在轴体两端的齿轮以及设置轴体中心的中心孔，深孔凸轮轴的渗碳方法包括以下步骤：在齿轮的齿面和中心孔的孔壁设置保护镀层。在中心孔内套设一根与孔壁间隙配合的支撑轴，支撑轴两端通过固定件与深孔凸轮轴固接并封闭中心孔，且在固定件上涂覆防渗涂料。将深孔凸轮轴进行一次预渗碳，在凸轮和轴颈上形成预渗层。除去齿轮的保护镀层，进行二次终渗碳，齿面形成渗碳层并达到所需厚度，预渗层的厚度增加达到所需厚度，经冷处理，回火，除去支撑轴即得。进一步地，在进行一次预渗碳和/或二次终渗碳之前还包括预热步骤：将深孔凸轮轴装入渗碳炉中，在700℃～720℃保温10～20min预热。进一步地，一次预渗碳包括以下步骤：将深孔凸轮轴在800℃～820℃、碳势为1.0～1.2C％的条件下开始渗碳，继续升温至880℃～920℃进行强渗，保温2～3小时后进入扩散阶段。调整碳势为0.9～1.0C％，继续保温1～2小时。随炉冷却到800℃～820℃，保温1～2小时后进行油冷。进一步地，一次预渗碳包括以下步骤：将深孔凸轮轴在815℃、碳势为1.1C％的条件下开始渗碳，继续升温至900℃进行强渗，保温2.5时后进入扩散阶段。调整碳势为0.95C％，继续保温1.5小时。随炉冷却到810℃，保温1.5小时后进行油冷。进一步地，二次终渗碳包括以下步骤：将深孔凸轮轴在800℃～820℃、碳势为0.9～1.1C％的条件下开始渗碳，继续升温至880℃～920℃进行强渗，保温1.5～2小时后进入扩散阶段。调整碳势为0.8～0.9C％，继续保温0.5～1小时。随炉冷却到800℃～820℃，保温1～2小时后进行油冷。进一步地，二次终渗碳包括以下步骤：将深孔凸轮轴在815℃、碳势为1C％的条件下开始渗碳，继续升温至900℃进行强渗，保温2小时后进入扩散阶段。调整碳势为0.85C％，继续保温1小时。随炉冷却到810℃，保温1.5小时后进行油冷。进一步地，冷处理步骤包括：将深孔凸轮轴在-75℃～-73℃的条件下，保温2～2.5小时，取出空冷。进一步地，回火步骤包括：在保护气氛炉中将深孔凸轮轴加热到160℃～180℃，保温2～3小时后出炉空冷。进一步地，固定件为螺母，保护镀层为镀铜层。进一步地，深孔凸轮轴沿自身轴向垂直吊挂在渗碳炉中进行一次预渗碳和二次终渗碳。本专利技术具有以下有益效果：上述深孔凸轮轴的渗碳方法，在中心孔内设置了保护镀层，同时在中心孔内套设了支撑轴，两端采用固定件封闭中心孔，既提高了中心孔的防渗碳效果，又减少了深孔凸轮轴的变形。此外，对深孔凸轮轴进行两次渗碳处理，凸轮和轴颈经过一次预渗碳和二次终渗碳形成深层渗碳达到目标厚度，齿轮表面经过二次终渗碳形成浅层渗碳达到目标厚度。该渗碳方法提高了齿轮、凸轮和轴颈渗碳层的深度均匀性，使其表面硬度高，强韧性好，耐磨性高，进而提高深孔凸轮轴的抗磨损能力，从而提高了使用寿命。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例的深孔凸轮轴的示意图；图2是本专利技术优选实施例的深孔凸轮轴渗碳后的齿轮表面渗碳层显微组织SEM照片(400×)的示意图。附图标记说明：100、凸轮；200、轴颈；300、齿轮；400、中心孔。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。参照图1，本专利技术的优选实施例提供了一种深孔凸轮轴的渗碳方法，深孔凸轮轴包括设置在轴体上的凸轮100和轴颈200、设置在轴体两端的齿轮300以及设置轴体中心的中心孔400，深孔凸轮轴的渗碳方法包括以下步骤：在齿轮300的齿面和中心孔400的孔壁设置保护镀层。在中心孔400内套设一根与孔壁间隙配合的支撑轴，支撑轴两端通过固定件与深孔凸轮轴固接并封闭中心孔400，且在固定件上涂覆防渗涂料。将深孔凸轮轴进行一次预渗碳，在凸轮100和轴颈200上形成预渗层。除去齿轮300的保护镀层，进行二次终渗碳，齿面形成渗碳层并达到所需厚度，预渗层的厚度增加达到所需厚度，经冷处理，回火，除去支撑轴即得。凸轮100和轴颈200所需的渗碳层较厚为深层渗碳，齿轮300的齿面所需渗碳层较薄为浅层渗碳。为使各区域均达到所需的渗碳厚度，进行两次渗碳。在齿轮300的齿面和中心孔400的孔壁设置保护镀层，对其进行保护防止一次预渗碳时齿轮300上形成渗碳以及所有渗碳过程中中心孔400内形成渗碳。同时在中心孔400内套入支撑轴，该支持轴与中心孔400为间隙配合，两端通过固定件固定在深孔凸轮轴两端。固定件遮盖了中心孔400两端的开口，并且固定件上涂覆防渗涂料，进一步的防止中心孔400内形成渗碳，防护效果更好。同时支撑轴可为中心孔400的内壁提供支撑，使得深孔凸轮轴近似为实心轮轴，增强了强度，从而减少了其在渗碳过程中发生变形的可能性。在完成上述步骤之后还可采用水剂清洗剂对轴颈200和凸轮100表面进行清洗，以去除表面有污物、油渍残留。可以理解的是当其本身较为洁净时，也可不进行清洗。一次预渗碳和二次终渗碳均在渗碳炉中进行，渗碳炉可优选为井式渗碳炉，深孔凸轮轴可借助专用工装吊挂在其中进行渗碳。一次预渗碳可采用常规的渗碳方式在凸轮100和轴颈200上形成深层渗碳和浅层渗碳差值厚度的渗碳层，即0.6mm左右厚度的渗碳层。除去齿轮300的保护镀层，进行二次终渗碳，齿面形成渗碳层并达到所需厚度0.8mm左右，而预渗层的厚度在0.6mm左右的基础上增加达到所需厚度1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深孔凸轮轴的渗碳方法，所述深孔凸轮轴包括设置在轴体上的凸轮(100)和轴颈(200)、设置在轴体两端的齿轮(300)以及设置轴体中心的中心孔(400)，其特征在于，所述深孔凸轮轴的渗碳方法包括以下步骤：在所述齿轮(300)的齿面和所述中心孔(400)的孔壁设置保护镀层；在所述中心孔(400)内套设一根与孔壁间隙配合的支撑轴，所述支撑轴两端通过固定件与所述深孔凸轮轴固接并封闭所述中心孔(400)，且在所述固定件上涂覆防渗涂料；将所述深孔凸轮轴进行一次预渗碳，在所述凸轮(100)和所述轴颈(200)上形成预渗层；除去所述齿轮(300)的保护镀层，进行二次终渗碳，所述齿面形成渗碳层并达到所需厚度，所述预渗层的厚度增加达到所需厚度，经冷处理，回火，除去所述支撑轴即得。

【技术特征摘要】
1.一种深孔凸轮轴的渗碳方法，所述深孔凸轮轴包括设置在轴体上的凸轮(100)和轴颈(200)、设置在轴体两端的齿轮(300)以及设置轴体中心的中心孔(400)，其特征在于，所述深孔凸轮轴的渗碳方法包括以下步骤：在所述齿轮(300)的齿面和所述中心孔(400)的孔壁设置保护镀层；在所述中心孔(400)内套设一根与孔壁间隙配合的支撑轴，所述支撑轴两端通过固定件与所述深孔凸轮轴固接并封闭所述中心孔(400)，且在所述固定件上涂覆防渗涂料；将所述深孔凸轮轴进行一次预渗碳，在所述凸轮(100)和所述轴颈(200)上形成预渗层；除去所述齿轮(300)的保护镀层，进行二次终渗碳，所述齿面形成渗碳层并达到所需厚度，所述预渗层的厚度增加达到所需厚度，经冷处理，回火，除去所述支撑轴即得。2.根据权利要求1所述的深孔凸轮轴的渗碳方法，其特征在于，在进行所述一次预渗碳和/或所述二次终渗碳之前还包括预热步骤：将所述深孔凸轮轴装入渗碳炉中，在700℃～720℃保温10～20min预热。3.根据权利要求2所述的深孔凸轮轴的渗碳方法，其特征在于，所述一次预渗碳包括以下步骤：将所述深孔凸轮轴在800℃～820℃、碳势为1.0～1.2C％的条件下开始渗碳，继续升温至880℃～920℃进行强渗，保温2～3小时后进入扩散阶段；调整碳势为0.9～1.0C％，继续保温1～2小时；随炉冷却到800℃～820℃，保温1～2小时后进行油冷。4.根据权利要求3所述的深孔凸轮轴的渗碳方法，其特征在于，所述一次预渗碳包括以下步骤：将所述深孔凸轮轴在815℃、碳势为1.1C％的条件下开...

【专利技术属性】
技术研发人员：李克，张莉，罗强，张朝铭，
申请(专利权)人：中国南方航空工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43