凸轮预烧结坯及其使用方法技术

一种凸轮预烧结坯，基体金属为Fe，包括：2.5%≤Cr含量≤4.0%，2.0%≤C含量≤3.5%，0.4%≤Si含量≤1.2%，0.1%≤Zr含量≤0.7%，0.1%≤W含量≤0.7%，且同时满足：Cu含量≤0.02%，Mn含量≤0.02%，Zr含量+W含量≤0.4×（C含量+Si含量）。所述的凸轮预烧结坯在使用时装配在芯轴材料需要安装凸轮的部位上的凹陷部，中间垫一层铜合金薄片进行烧结获得结合牢固的凸轮轴，所述铜合金薄片的成分根据所述凸轮预烧结坯的成分控制。

Cam presintered billet and its application

A cams presintered billet is Fe, including 2.5% or less Cr content less than 4%, 2% less than C content less than 3.5%, 0.4% less than Si content less than 1.2%, 0.1% < Zr content less than 0.7%, 0.1% < < W content less than 0.7%, and at the same time, Cu content is less than 0.02%, Mn content is less than 0.02%, +W content of Zr is less than 0.4 * (C +Si content). The cam presintered billet is used in a sag part on the position of the cams with the core shaft material. A copper alloy sheet in the middle is used for sintering to obtain a solid camshaft. The composition of the copper alloy sheet is controlled by the composition of the presintered billet of the cam.

【技术实现步骤摘要】
凸轮预烧结坯及其使用方法
本申请涉及粉末冶金
，具体涉及一种凸轮预烧结坯及其使用方法，该凸轮预烧结坯主要用于制造凸轮与芯轴烧结复合的凸轮轴。
技术介绍
粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金工艺突出的优点是可以容易地实现多种类型的材料的复合或多种部件的复合，当实现前者复合时，可以使材料充分发挥各组元各自的特性，当实现后者复合时，可以实现各种普通加工工艺无法实现的连接、修复或制造。凸轮轴是发动机配气系统关键零部件，粉末冶金组合烧结工艺是一种新型的组合式凸轮轴制备工艺，相对于传统如铸造、锻造工艺所生产的一体式实心凸轮轴，组合式凸轮轴具有中空结构减重明显、尺寸精度高、加工余量小、设计灵活、节能节材等多种优势，广泛应用于多种中、高档汽油发动机和柴油发动机。目前，欧美等国家生产的汽车凸轮轴中，粉末冶金凸轮轴已经占了很大比例，而我国国产凸轮轴中，粉末冶金凸轮轴尚没有达到产业规模，但我国一些相关制造企业或高校、研究所也开展了一系列粉末冶金凸轮轴的研究，例如申请号为201510599200.8中国专利申请涉及一种粉末冶金凸轮的制备方法，将凸轮生坯分割为内外二部分，凸轮外圈采用高碳烧结钢，凸轮内圈为低碳烧结钢，分别将上述混合粉在压机上压制成密度为6.25～7.4g/cm3的凸轮外圈生坯和密度为6.5～7.4g/cm3的凸轮内圈生坯，将凸轮内圈装入凸轮外圈的内孔，烧结，热处理，根据技术要求将烧结和热处理的凸轮机械加工及研磨至规定的尺寸。上述将凸轮外圈、内圈采用不同性能粉末冶金材料组合的技术实际上已经是本领域早已着手研究的技术，这类技术关注点在于内外圈材料强度的差异化设计，对材料本身的强度、切削性及可烧结性等之间的关系未有深刻揭示，也未在烧结工艺方面提出更有效的建议，其本身还存在工艺复杂、成本高的缺陷。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出一种凸轮预烧结坯及其使用方法，在改进了芯轴与凸轮的烧结连接工艺的基础上，通过合理设计与连接强度和工作性能需要密切相关的粉末原料，使用更低的成本获得高品质的烧结凸轮轴产品。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种凸轮预烧结坯，该凸轮预烧结坯基体金属为Fe，其包括如下重量百分比的成分：2.5%≤Cr含量≤4.0%，2.0%≤C含量≤3.5%，0.4%≤Si含量≤1.2%，且同时满足：Cu含量≤0.02%，Mn含量≤0.02%。上述凸轮预烧结坯，还包括如下重量百分比的成分：0.1%≤Zr含量≤0.7%，0.1%≤W含量≤0.7%，且同时满足：Zr含量+W含量≤0.4×（C含量+Si含量）。上述凸轮预烧结坯，是将各成分的金属粉末或预合金粉末经混粉——冷压成型——热压烧结或无压烧结的步骤制作而成，所述热压烧结或无压烧结的温度不超过1000℃，烧结时间不超过90min。上述凸轮预烧结坯的使用方法，包括：选择直径与所需凸轮轴直径相同的无缝管作为芯轴材料，对所述芯轴材料进行机械加工或化学腐蚀，将需要安装凸轮的部位加工成凹陷部，在所述凹陷部包裹一层铜合金薄片，将所述凸轮预烧结坯安装在包裹有铜合金薄片的凹陷部获得装配件，以及将所述装配件放入烧结炉中进行烧结，依靠所述凸轮预烧结坯的进一步烧结收缩作用和所述铜合金薄片熔化所产生的钎焊作用将所述凸轮预烧结坯与所述芯轴结合为牢固的一体。上述凸轮预烧结坯的使用方法，使用的所述铜合金薄片的成分包括至少2.0%至多4.0%的Mn，且同时满足：Cu含量≥90.0%，Zn含量+Sn含量≤5.0%，Si含量≤2.0%。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术基于对凸轮轴烧结复合工艺的改进，选择特定成分的凸轮预烧结坯和成品无缝管进行烧结复合，结合强度高，工艺成本低；2、本专利技术的凸轮预烧结坯,在使用时，与现有技术相比，重要改进点在于对芯轴材料进行机械加工或化学腐蚀，将需要安装凸轮的部位加工成凹陷部，该处理方式一方面节省了在装配环节对芯轴装配部位的清洗和打磨步骤，最重要的是构建出凸轮和芯轴的烧结面的机械咬合，通过对凹陷部的结构尺寸优化设计使得后续的烧结动态过程能完全封闭该凹陷部，依靠所述凸轮预烧结坯的进一步烧结收缩作用和所述铜合金薄片熔化所产生的钎焊作用将所述凸轮预烧结坯与所述芯轴结合为牢固的一体；3、本专利技术的凸轮预烧结坯，在成分上，由于通过构建出凸轮和芯轴的烧结面的机械咬合而将所述凸轮预烧结坯与所述芯轴在烧结中结合为牢固的一体，因此可以将Cr、C等含量限定在合理的范围之内，而不必单纯为了提高烧结界面的强度而使这些元素含量变得很高，从而影响加工性能，通过对Zr、W等含量的限定，避免了单一碳化物的富集，而通过对所述凸轮预烧结坯成分中Cu和Mn的限制以及对铜合金薄片成分中Cu和Mn的限定，使得Cu和Mn更可能地集中在所述凸轮与芯轴的烧结界面，从而降低烧结界面在机械载荷或冲击下的脆性，使得烧结产品的强度、切削性及可烧结性得到协调统一。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术的凸轮预烧结坯结构示意图。图2为本专利技术的凸轮预烧结坯在与芯轴复合烧结时的装配结构示意图。图中各附图标记所代表的组件为：1、芯轴，2、铜合金薄片，3、凸轮预烧结坯。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。实施例1一种凸轮预烧结坯，该凸轮预烧结坯基体金属为Fe，其包括如下重量百分比的成分：2.5%≤Cr含量≤4.0%，2.0%≤C含量≤3.5%，0.4%≤Si含量≤1.2%，且同时满足：Cu含量≤0.02%，Mn含量≤0.02%。上述凸轮预烧结坯，还包括如下重量百分比的成分：0.1%≤Zr含量≤0.7%，0.1%≤W含量≤0.7%，且同时满足：Zr含量+W含量≤0.4×（C含量+Si含量）。上述凸轮预烧结坯，是将各成分的金属粉末或预合金粉末经混粉——冷压成型——热压烧结或无压烧结的步骤制作而成，所述热压烧结或无压烧结的温度不超过1000℃，烧结时间不超过90min。上述凸轮预烧结坯的使用方法，在使用中包括如下步骤：步骤1，选择直径与所需凸轮轴直径相同的无缝管作为芯轴1材料，切割成所需长度，对切口进行清理或打磨，所述切割方式为切割锯切割，等离子切割或激光切割，所述无缝管材质为碳素钢；步骤2，对步骤1获得的所述芯轴材料进行打标，以标记出需要安装凸轮的部位；步骤3，对步骤2获得的所述芯轴材料进行机械加工或化学腐蚀，将标记出的所述需要安装凸轮的部位加工成轻微的凹陷部，所述的轻微的凹陷部是指深度尺寸为0.2-1.0毫米的凹陷部；步骤4，在步骤3获得的所述芯轴1材料的所述凹陷部包裹一层铜合金薄片2，所述铜合金薄片2的厚度为0.25-1.2毫米；步骤5，将预制的所述凸轮预烧结坯与步骤4得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凸轮预烧结坯，该凸轮预烧结坯基体金属为Fe，其包括如下重量百分比的成分：2.5%≤ Cr含量≤4.0%，2.0%≤ C含量≤3.5%，0.4%≤ Si含量≤1.2% ，且同时满足：Cu含量≤0.02%，Mn含量≤0.02%。

【技术特征摘要】
1.一种凸轮预烧结坯，该凸轮预烧结坯基体金属为Fe，其包括如下重量百分比的成分：2.5%≤Cr含量≤4.0%，2.0%≤C含量≤3.5%，0.4%≤Si含量≤1.2%，且同时满足：Cu含量≤0.02%，Mn含量≤0.02%。2.根据权利要求1所述的一种凸轮预烧结坯，其特征在于，上述凸轮预烧结坯，还包括如下重量百分比的成分：0.1%≤Zr含量≤0.7%，0.1%≤W含量≤0.7%，且同时满足：Zr含量+W含量≤0.4×（C含量+Si含量）。3.根据权利要求1或2所述的一种凸轮预烧结坯，其特征在于，上述凸轮预烧结坯，是将各成分的金属粉末或预合金粉末经混粉——冷压成型——热压烧结或无压烧结的步骤制作而成。4.根据权利要求3所述的一种凸轮预烧结坯，其特征在于，所述热压烧结或无压烧结的温...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锐，
申请(专利权)人：上海魁殊自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31