控制船用柴油机凸轮产生裂纹的工艺方法技术

提供一种控制船用柴油机凸轮产生裂纹的工艺方法，属于凸轮加工技术领域，本发明专利技术通过在凸轮渗碳淬火时严格控制渗碳层残余奥氏体的含量，减少后续磨削加工时残余奥氏体的分解；粗磨后增加人工时效处理和喷丸强化处理，使凸轮表面形成一定数量的压应力，抵消磨削过程中产生的拉应力，精准控制磨削参数，降低产生裂纹的倾向。本工艺方法实现了凸轮的加工，保证了零件的最终尺寸、性能满足图纸要求，提高了产品的质量。高了产品的质量。高了产品的质量。

【技术实现步骤摘要】
控制船用柴油机凸轮产生裂纹的工艺方法


[0001]本专利技术属于凸轮加工
，具体涉及一种控制船用柴油机凸轮产生裂纹的工艺方法。

技术介绍

[0002]凸轮是船用柴油机的关键运动件之一，承受周期性的冲击载荷，凸轮和滚轮之间的接触应力很大，相对运动速度也很高，其能否可靠工作，直接关系到整个喷油及配气系统能否正常工作，直至整个柴油机能否安全运行。凸轮材料为低合金结构钢F173,化学成分见表1，凸轮的结构简图见图6和7。
[0003]表1：化学成分
[0004][0005]传统的加工方法是凸轮渗碳淬火后进行磨削加工，而凸轮的加工质量也取决于渗碳+淬火处理及后续的磨削加工，由于渗碳+淬火处理是一个伴随着高温、复杂的组织转变、高应力的过程，如果渗碳层存在相当数量的残余奥氏体，因残余奥氏体是一种非稳定相，后续磨削时磨削参数选择不合理、且冷却不当时，残余奥氏体发生转变，最终导致凸轮产生磨削裂纹，进而影响凸轮的使用寿命甚至报废。因此有必要提出改进。

技术实现思路

[0006]本专利技术解决的技术问题：提供一种控制船用柴油机凸轮产生裂纹的工艺方法，本专利技术通过在凸轮渗碳淬火时严格控制渗碳层残余奥氏体的含量，减少后续磨削加工时残余奥氏体的分解；粗磨后增加人工时效处理和喷丸强化处理，使凸轮表面形成一定数量的压应力，抵消磨削过程中产生的拉应力，精准控制磨削参数，降低产生裂纹的倾向，该工艺方法实现了凸轮的加工，保证了零件的最终尺寸、性能满足图纸要求，提高了产品的质量。
[0007]本专利技术采用的技术方案：控制船用柴油机凸轮产生裂纹的工艺方法，包括以下步骤：
[0008]第一步:凸轮热处理工艺
[0009]1)渗碳处理：对凸轮进行表面渗碳，渗碳温度为920
±
5℃，碳势为0.91％～1.08％，渗碳结束后炉冷至860℃后出炉油冷至室温；
[0010]2)高温回火：对渗碳处理后的凸轮进行630～650℃高温回火，回火后空冷至室温，再机械加工去除多余的碳层后进行淬火处理；
[0011]3)淬火处理；高温回火去碳层后使凸轮在790℃～815℃的淬火温度下进行淬火，然后油冷至室温；
[0012]4)冰冷处理：淬火结束后对凸轮不经冰冷处理或在
‑
50℃或在
‑
90℃进行冰冷处理；
[0013]5)低温回火：冰冷处理后在140～160℃温度下进行低温回火，然后空冷至室温；
[0014]上述凸轮热处理中渗碳时炉内碳势、淬火温度和冰冷处理温度在规定范围内时，凸轮渗碳层表面残余奥氏体含量减少且含量≤10％；
[0015]第二步：对凸轮粗磨后进行人工时效处理、喷丸强化处理，使凸轮表面的残余压应力增大至450MPa以上；
[0016]第三步：对凸轮磨削加工：磨削进给速度≤1800mm/min、磨削深度≤0.003mm、磨削次数≤3次，在该参数范围内使凸轮表面不产生裂纹。
[0017]上述第一步的凸轮热处理工艺中：
[0018]a)当渗碳温度为920℃，淬火温度为815℃，不经冰冷处理，低温回火温度为160℃；
[0019]当碳势为1.08％时，凸轮表面残余奥氏体为22.8％；
[0020]当碳势为1.05％时，凸轮表面残余奥氏体为22.2％；
[0021]当碳势为0.91％时，凸轮表面残余奥氏体为21.6％；
[0022]b)当渗碳温度为920℃，碳势为1.05％，冰冷处理温度
‑
50℃，低温回火温度160℃；
[0023]当淬火温度为815℃时，凸轮表面残余奥氏体为20.1％；
[0024]当淬火温度为805℃时，凸轮表面残余奥氏体为19.3％；
[0025]淬火温度为790℃时，凸轮表面残余奥氏体为18.5％。
[0026]c)当渗碳温度为920℃，碳势为0.91％，淬火温度为790℃、低温回火温度为160℃；
[0027]当不经冰冷处理时，凸轮表面残余奥氏体为17.2％；
[0028]当冰冷处理温度为
‑
50℃时，凸轮表面残余奥氏体为13％；
[0029]当冰冷处理温度为
‑
90℃时，凸轮表面残余奥氏体为9.7％；
[0030]因此当渗碳时炉内碳势、淬火温度和冰冷处理温度在规定参数范围内呈现降低趋势时，凸轮渗碳层表面的残余奥氏体含量相应地减少。
[0031]上述第二步中，所述人工时效处理工艺参数：加热介质：气缸油；保温温度：140℃；保温时间：12h；冷却介质：油；表面的残余应力：73MPa；喷丸强化处理后凸轮的残余压应力为473MPa。
[0032]本专利技术与现有技术相比的优点：
[0033]1、本方案在凸轮渗碳淬火时严格控制渗碳层残余奥氏体的含量，减少后续磨削加工时残余奥氏体的分解；粗磨后增加人工时效处理和喷丸强化处理，使凸轮表面形成一定数量的压应力，抵消磨削过程中产生的拉应力；精准控制磨削参数，降低产生裂纹的倾向。该工艺方法实现了凸轮的加工，保证了零件的最终尺寸、性能满足图纸要求，提高了产品的质量。
[0034]2、本方案利用现有设备，不增加设备成本，通过控制工艺参数，提高了产品的质量，保证生产效率，便于操作，开阔了加工思路，掌握了渗碳淬火、强化喷丸的机理以及磨削后产生裂纹的规律。
附图说明
[0035]图1为本专利技术中热处理工艺流程图；
[0036]图2为本专利技术中炉内碳势对渗碳层残余奥氏体沿深度方向分布的影响趋势图；
[0037]图3为本专利技术中淬火温度对渗碳层残余奥氏体沿深度方向分布的影响趋势图；
[0038]图4为本专利技术中冰冷处理温度对渗碳层残余奥氏体沿深度方向分布的影响趋势图；
[0039]图5为本专利技术中时效处理曲线图；
[0040]图6为本专利技术中凸轮的结构图；
[0041]图7为本专利技术中图6中的A
‑
A向结构示意图。
具体实施方式
[0042]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0043]需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0044]请参阅图1
‑
2，详述本专利技术的实施例。
[0045]控制船用柴油机凸轮产生裂纹的工艺方法。为了解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.控制船用柴油机凸轮产生裂纹的工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步:凸轮热处理工艺1)渗碳处理：对凸轮进行表面渗碳，渗碳温度为920
±
5℃，碳势为0.91％～1.08％，渗碳结束后炉冷至860℃后出炉油冷至室温；2)高温回火：对渗碳处理后的凸轮进行630～650℃高温回火，回火后空冷至室温，再机械加工去除多余的碳层；3)淬火处理；高温回火去碳层后使凸轮在790℃～815℃的淬火温度下进行淬火，然后油冷至室温；4)冰冷处理：淬火结束后对凸轮不经冰冷处理或在
‑
50℃或在
‑
90℃进行冰冷处理；5)低温回火：冰冷处理后在140～160℃温度下进行低温回火，然后空冷至室温；上述凸轮热处理中渗碳时炉内碳势、淬火温度和冰冷处理温度在规定范围内时，凸轮渗碳层表面残余奥氏体含量减少且含量≤10％；第二步：对凸轮粗磨后进行人工时效处理、喷丸强化处理，使凸轮表面的残余压应力增大至450MPa以上；第三步：对凸轮磨削加工：磨削进给速度≤1800mm/min、磨削深度≤0.003mm、磨削次数≤3次，在该参数范围内使凸轮表面不产生裂纹。2.根据权利要求1所述的控制船用柴油机凸轮产生裂纹的工艺方法，其特征在于：上述第一步的凸轮热处理工艺中：a)当渗碳温度为920℃，淬火温度为815℃，不经冰冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓云，杨飞，王频，张雷雷，卫国涛，马玉亮，唐豪，
申请(专利权)人：陕西柴油机重工有限公司，
类型：发明
国别省市：