制造滑动凸轮轴的方法技术

一种用于制造内燃机的滑动凸轮轴的方法，该方法包括提供由碳含量在0.25％至0.60％之间的钢合金制成的滑动凸轮轴。然后采用诸如渗碳或碳氮共渗的碳浸渍热处理工艺对该滑动凸轮轴进行处理。在采用碳浸渍热处理工艺对该滑动凸轮轴进行处理之后，采用诸如马氏体等温淬火热处理工艺的淬火热处理工艺对所述滑动凸轮轴进行处理。

【技术实现步骤摘要】
制造滑动凸轮轴的方法
本专利技术通常涉及一种用于制造内燃机的滑动凸轮轴的方法。
技术介绍
一些内燃机包括可调节或可滑动的凸轮轴组件。该凸轮轴组件包括可围绕凸轮轴线旋转的主凸轮轴和可滑动地连接至主凸轮轴以沿凸轮轴线相对于主凸轮轴轴向移动的滑动凸轮轴。该滑动凸轮轴可与主凸轮轴一起围绕凸轮轴线旋转。该滑动凸轮轴可在沿凸轮轴线的至少两个不同的轴向位置之间相对于主凸轮轴移动。该滑动凸轮轴的每个不同位置呈现具有用于接合发动机的各个阀杆的不同凸角轮廓的不同凸轮凸角。因此，通过调节该滑动凸轮轴沿凸轮轴线相对于主凸轮轴的位置，可改变发动机的每个阀杆跟随的凸轮轮廓。由诸如AISI52100合金钢的高碳钢形成滑动凸轮轴是已知的。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于制造内燃机的滑动凸轮轴的方法。该方法包括提供由碳含量在0.25％至0.60％之间的钢合金制成的滑动凸轮轴。然后采用碳浸渍热处理工艺对该滑动凸轮轴进行处理。在采用碳浸渍热处理工艺对该滑动凸轮轴进行处理之后，再采用诸如马氏体等温淬火热处理工艺的淬火热处理工艺对该滑动凸轮轴进行处理。因此，通过提供由碳含量在0.25％至0.60％之间的钢合金制成的滑动凸轮轴，以及之后采用碳浸渍和马氏体等温淬火热处理工艺对所形成的滑动凸轮轴进行热处理，所产生的滑动凸轮轴包括具有较低韧性的高表面硬度，同时保持具有较低硬度但具有较高韧性的较柔内核。此类滑动凸轮轴显示出了较高的表现耐磨性，尺寸变形小于由诸如AISI52100合金钢的高碳钢合金形成的滑动凸轮轴。从以下结合附图对执行本专利技术的最佳方式的详细描述，可以容易地了解到本专利技术的上述特征和优势以及其它特征和优势。附图说明图1是用于内燃机的滑动凸轮轴的示意性透视图。图2是示出了制造滑动凸轮轴的方法的流程图。具体实施方式本领域普通技术人员应当认识到，诸如“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等的术语描述性地用于附图，并且不表示对所附权利要求书所限定的本专利技术的范围的限制。此外，在此可按照功能和/或逻辑块组件以及/或各种处理步骤对本专利技术进行描述。应当认识到，此类块组件可由任何数量的配置为执行特定功能的硬件、软件和/或固件组件构成。正如本文中所使用的，术语“韧性”定义为工件吸收能量并塑性变形而不断裂的能力、在破裂之前工件每单位体积可吸收的能量的量或工件在受到应力时的抗断裂性。正如本文中所使用的，术语“硬度”定义为在施加压缩力时工件对各种长久变形的抵抗力如何的量度。参照附图，其中，相同的附图标记在几个附图中表示相同的部件，用于内燃机(未示出)的滑动凸轮轴通常由图1中的20示出。在组装时，滑动凸轮轴20设在主凸轮轴(未示出)周围。主凸轮轴可围绕凸轮轴线22旋转。滑动凸轮轴20可滑动地连接至主凸轮轴以沿凸轮轴线22相对于主凸轮轴轴向移动。滑动凸轮轴20可与主凸轮轴一起围绕凸轮轴线22旋转。滑动凸轮轴20可在沿凸轮轴线22的至少两个不同的轴向位置之间相对于主凸轮轴移动。如本领域所公知的，滑动凸轮轴20的每个不同位置呈现不同的凸轮凸角24A，24B，凸轮凸角24A，24B具有用于接合发动机的各个阀杆(未示出)的不同凸角轮廓。因此，通过调节滑动凸轮轴20沿凸轮轴线22相对于主凸轮轴的位置，可改变发动机的每个阀杆所跟随的凸轮轮廓。滑动凸轮轴20的具体设计和/或构造与具体实施方式无关，因此本文没有进行详细描述。为了提供优异的耐磨性以及持久性，滑动凸轮轴20应形成为包括在洛氏硬度标尺上等于或大于HRC60的表面硬度，以及从滑动凸轮轴20的表面1.5mm的深度处在洛氏硬度标尺上等于或大于HRC58的硬度。此外，滑动凸轮轴20应包括在滑动凸轮轴20的最厚壁位置处在洛氏硬度标尺上等于或大于HRC40的核心硬度，以允许压缩残余应力的加入。本专利技术提供了一种滑动凸轮轴20的新型制造方法，从而使得滑动凸轮轴20显示出上述所需的硬度特性。此外，本文所描述的工艺在滑动凸轮轴20的制造与热处理期间对滑动凸轮轴20的几何形状产生的形变无几只直至没有。参照图2，滑动凸轮轴20的制造方法包括提供由碳含量在0.25％至0.60％之间的钢合金制成的滑动凸轮轴20。提供滑动凸轮轴20的步骤通常由图2中的框30表示。含碳量在0.25％至0.60％之间的钢合金通常可称为低碳钢。钢合金还可包括0.5％至2％的铬、0.5％至2.0％的锰、0％至3.5％的镍、0％至0.8％的钼、0％至0.1％的硅树脂、最大量为0.1％的硫以及最大量为0.05％的磷。钢合金的示例性实施例包括SAE4340钢。提供滑动凸轮轴20可包括形成滑动凸轮轴20以采用本领域技术人员已知的标准形成和/或研磨工艺(例如锻造、铣削、磨削、冲压、钻孔、机械加工等)或其它已知用于形成钢部件的成型和/或抛光技术来限定所需的形状。一旦滑动凸轮轴20被形成和/或塑型为限定所需的形状，则采用碳浸渍热处理工艺对滑动凸轮轴20进行处理。采用碳浸渍热处理工艺对滑动凸轮轴20进行热处理的步骤通常由图2中的框32表示。碳浸渍热处理工艺可包括但不限于渗碳热处理工艺或碳氮共渗热处理工艺。如本领域技术人员所公知的，渗碳热处理工艺是当在含碳材料的存在下将钢合金加热至渗碳温度时，钢合金吸收由含碳材料释放出来的碳的热处理工艺。含碳材料可包括但不限于例如木炭或一氧化碳。渗碳热处理工艺可包括本领域已知的气体渗碳工艺或低压渗碳工艺。如本领域技术人员所公知的，碳氮共渗类似于在渗碳气氛中添加氨气并且提供氮气源的气体渗碳。氮气在表面被吸收并且连同碳一起扩散进入工件。碳氮共渗(约为850℃/1550°F)在基本上比普通渗碳(约为530℃/990°F)高，但比用于碳化的其它渗碳(约为950℃/1700°F)略低的温度下进行，且用时更短。碳浸渍热处理工艺用以增加滑动凸轮轴20的表面附近用来形成滑动凸轮轴20的低碳钢的碳含量，同时将滑动凸轮轴20的中心区域的碳含量保持在低碳钢级别。在采用诸如渗碳或碳氮共渗的碳浸渍工艺对低碳钢进行热处理时，部件表面附近的碳含量得以增加，但部件的中心区域保持低碳含量。这确保了，部件的中心区域更柔韧并保持高韧性，同时为部件的表面区域提供高硬度。相反，在对高碳钢进行热处理时，部件的整体(包括中心区域)变得更硬并且常常变得柔性更低且更脆。如果采用渗碳热处理工艺对滑动凸轮轴进行处理，则将滑动凸轮轴20加热至渗碳温度，优选地是900℃至1100℃。滑动凸轮轴20的温度在含碳材料的存在下保持在渗碳温度持续预定时间段。优选地，预定时间段是3至6个小时。然而，预定时间段可不同于本文所描述的示例性实施例。在采用碳浸渍热处理工艺对滑动凸轮轴20进行处理之后，再采用淬火热处理工艺对滑动凸轮轴20进行处理。具体而言，淬火热处理工艺可限定为马氏体等温淬火热处理工艺。如本领域所公知的，淬火是包括对工件进行快速冷却的热处理工艺。如本领域所公知的，马氏体等温淬火是在淬火工艺过程中对工件进行渐进或分级冷却。马氏体等温淬火热处理工艺包括将滑动凸轮轴20加热至淬火温度。将滑动凸轮轴20加热至淬火温度的步骤通常由图2中的框34表示。淬火温度高于钢合金的马氏体起始温度(Ms)。例如，滑动凸轮轴20的淬火温度优选地在150℃至300℃之间。然而，应当理解，淬火温度对于不同的材料来说是不同的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造内燃机的滑动凸轮轴的方法，所述方法包括：提供由碳含量在0.25％至0.60％之间的钢合金制成的滑动凸轮轴；采用碳浸渍热处理工艺对所述滑动凸轮轴进行处理；以及在采用所述碳浸渍热处理工艺对所述滑动凸轮轴进行处理之后，采用淬火热处理工艺对所述滑动凸轮轴进行处理。

【技术特征摘要】
2016.02.04 US 15/0157391.一种用于制造内燃机的滑动凸轮轴的方法，所述方法包括：提供由碳含量在0.25％至0.60％之间的钢合金制成的滑动凸轮轴；采用碳浸渍热处理工艺对所述滑动凸轮轴进行处理；以及在采用所述碳浸渍热处理工艺对所述滑动凸轮轴进行处理之后，采用淬火热处理工艺对所述滑动凸轮轴进行处理。2.如权利要求1所述的方法，其中，采用所述碳浸渍热处理工艺对所述滑动凸轮轴进行处理包括在含碳材料的存在下将所述滑动凸轮轴加热至渗碳温度。3.如权利要求2所述的方法，其中，采用所述碳浸渍热处理工艺对所述滑动凸轮轴进行处理包括在所述含碳材料的存在下将所述滑动凸轮轴的温度保持在所述渗碳温度持续预定时间段。4.如权利要求3所述的方法，其中，所述预定时间段在3至6个小时之间。5.如权利要求1所述的方法，其中，所述碳浸渍热处理工艺是气体渗碳工艺、低压渗...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·李，G·E·克莱弗，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US