本發(fā)明涉及一種凸輪的生產(chǎn)工藝，屬于合金加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著發(fā)動機動力性和經(jīng)濟性要求的不斷提高，人們對凸輪軸的綜合性能也提出了更高的要求。在保證產(chǎn)品強度和可靠性的前提下，凸輪軸的設(shè)計制造應(yīng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、材料優(yōu)化和加工流程簡化的特點，以達(dá)到輕量化、低成本的目的。

傳統(tǒng)的凸輪軸制造方法主要是采用整體鑄造或整體鍛造凸輪軸毛坯，然后通過切削加工進行生產(chǎn)，材料浪費較多，凸輪軸整體重量較重。裝配式凸輪軸是將凸輪軸分成凸輪片、芯軸、軸頸等若干個可裝配件，分別進行材料優(yōu)化及精加工，再組裝成凸輪片密布排列的緊湊結(jié)構(gòu)凸輪軸。裝配式凸輪軸制造新技術(shù)具有無可比擬的優(yōu)點，它將凸輪軸的設(shè)計、材料的優(yōu)化選擇和性能分析三者恰當(dāng)?shù)亟Y(jié)合起來，在保證高強度和可靠性的前提下具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、材料組合優(yōu)化以及靈活設(shè)計柔性生產(chǎn)等特點，是凸輪軸制造技術(shù)上的新突破，順應(yīng)了當(dāng)今世界汽車工業(yè)發(fā)展的趨勢。裝配式凸輪軸的凸輪片的制造精度直接影響到裝配式凸輪軸的整體質(zhì)量，是裝配式凸輪軸生產(chǎn)過程中十分重要的環(huán)節(jié)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提出一種成品率高，所生產(chǎn)的凸輪片尺寸精度高且綜合力學(xué)性能優(yōu)良的凸輪片的生產(chǎn)方法，以及通過該生產(chǎn)方法制成的凸輪片。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是：一種凸輪片的生產(chǎn)方法包括以下步驟：

第一步、下料；將鋼材切割成毛坯，鋼材的合金組分及其質(zhì)量百分比為：碳0.48％～0.53％，硅0.15％～0.30％，錳0.80％～1.00％，鉻0.70％～0.85％，鋁0.02％～0.05％，磷小于等于0.03％，硫小于等于0.02％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；

第二步、毛坯鍛造；將毛坯升溫至780℃～880℃，將毛坯一次擠壓出凸輪片的外輪廓；

第三步、加熱沖孔；將毛坯升溫至580℃～700℃，然后在毛坯的相應(yīng)位置處沖出通孔；

第四步、退火；將毛坯先升溫至580℃～620℃，在此溫度下保溫2～3小時，再將溫度升至800℃～880℃，在此溫度下保溫3～4小時，然后爐冷至600℃以下，接著在空氣中冷卻至常溫；

第五步、擠孔；用與凸輪片的中心孔尺寸一致的頂頭，對準(zhǔn)通孔進行一次擠壓，使得通孔擠壓成中心孔，制成凸輪片；

第六步、機加工；將凸輪片的兩端面車平面，對凸輪片的邊緣處倒角；

第七步、拋丸處理；

第八步、調(diào)質(zhì)處理；對凸輪片進行淬火處理，將凸輪片升溫至800℃～880℃，在此溫度下保溫3～5小時，然后進行油淬；淬火時的升溫速度控制在150～180℃/小時，淬火后進行回火處理，將凸輪片升溫至600℃～680℃，在此溫度下保溫2～3小時，接著在空氣中冷卻至常溫。

上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選是：上述鋼材依次通過合金熔煉、澆注鋼錠、熱軋、擴散退火工藝制成；所述熱軋時，軋制比≥5，始軋溫度為1040℃～1060℃，終軋溫度為1000℃～1150℃；所述擴散退火是先將鋼錠升溫至550℃～620℃，在此溫度下保溫2～3小時，再將鋼錠升溫至820℃～880℃，在此溫度下保溫2～3小時，再升至1000℃～1080℃，在此溫度下保溫6小時以上，然后隨爐冷卻至600℃以下，接著在空氣中冷卻至常溫。

上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選是：上述毛坯鍛造時將將毛坯升溫至830℃～850℃，所述加熱沖孔時將毛坯升溫至600℃～650℃，所述退火時的最高溫度不超過850℃，所述調(diào)質(zhì)處理時的最高溫度不超過850℃。

上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選是：上述合金熔煉的溫度為1600℃～1680℃。

上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選是：上述澆注鋼坯的溫度為1500℃～1550℃。

上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選是：上述的凸輪片的生產(chǎn)方法，還包括以下步驟：

第九步、拋丸清理；采用拋丸機對凸輪片的表面進行處理；

第十步、檢測、入庫；按圖紙進行外觀和尺寸檢查，進行探傷檢測，包裝入庫。

上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選是：上述合金組分中硅的質(zhì)量百分比含量為0.18％～0.22％。適量的硅可以提高剛才的強度，過多會降低鋼材塑性、沖擊韌性等，所以優(yōu)選0.18％～0.22％。

上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選是：上述合金組分中錳的質(zhì)量百分比含量為 0.83％～0.88％。適量的錳元素可有效提高鋼材強度，消除硫、氧對鋼材的熱脆影響，改善鋼材鍛壓性能，并改善鋼材的冷脆傾向，過多會使得剛才變脆變硬，所以優(yōu)選0.83％～0.88％。

上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選是：上述合金組分中鉻的質(zhì)量百分比含量為0.75％～0.80％。適量鉻元素可以提高鋼的強度和硬度，提高鋼的高溫機械性能，阻止石墨化，提高淬透性，但是過多會提高鋼的脆性轉(zhuǎn)化溫度，提高鋼的回火脆性，所以優(yōu)選0.75％～0.80％。

上述技術(shù)方案的一種優(yōu)選是：上述合金組分中鋁的質(zhì)量百分比含量為0.04％～0.05％。適量鋁元素的作為脫氧定氮劑，可以細(xì)化晶粒，改善鋼在低溫時的韌性，特別是降低了鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，但是鋁元素過多將促進鋼的石墨化傾向影響高溫強度和韌性，所以優(yōu)選0.04％～0.05％。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提出的另一種技術(shù)方案是：采用上述凸輪片的生產(chǎn)方法所制成的凸輪片。

本發(fā)明具有積極的效果：本發(fā)明的凸輪片的生產(chǎn)方法對合金的組分進行了優(yōu)化，嚴(yán)格控制碳、硅、錳、鉻、鋁的含量，且不含其它強化合金元素，在保證常溫力學(xué)性能和高溫力學(xué)性能的同時，大大提高了材料的可鍛性。使得凸輪片在鍛壓、沖孔、擠壓成型時，可一次成型且不會產(chǎn)生裂紋。本發(fā)明的凸輪片的生產(chǎn)方法通過嚴(yán)格控制毛坯鍛造、加熱沖孔、退火、調(diào)質(zhì)處理工藝的溫度上限和時間，溫度上限控制在880℃以內(nèi)，優(yōu)選850℃以內(nèi)，使得鍛件氧化皮較少，表面脫碳現(xiàn)象較輕微，鍛件尺寸變化較小。本發(fā)明的凸輪片的生產(chǎn)方法增加了擴散退火工藝，使得材料內(nèi)部的晶粒更加細(xì)密均勻，鍛件變形和裂紋傾向較小。本發(fā)明的凸輪片的生產(chǎn)方法從合金成分和工藝上保證了凸輪片變形裂紋傾向小，缺陷少，成品率高，能夠?qū)崿F(xiàn)其優(yōu)良的力學(xué)性能并且步驟簡潔，生產(chǎn)成本較低。

具體實施方式

實施例1

本實施例的凸輪片的生產(chǎn)流程為：合金熔煉→澆注鋼錠→熱軋→擴散退火→下料→毛坯鍛造→加熱沖孔→退火→擠孔→機加工→拋丸處理→調(diào)質(zhì)處理→拋丸清理→檢測→成品入庫。

本實施例的合金鍛鋼的生產(chǎn)方法，包括以下具體步驟：

第一步、下料。鋼材根據(jù)凸輪片的大小切割得到毛坯。鋼材依次通過合金熔 煉、澆注鋼錠、熱軋、擴散退火工藝制成。鋼材的合金的組分及其質(zhì)量百分比為：碳0.5％，硅0.2％，錳0.85％，鉻0.78％，鋁0.04％，磷0.01％，硫0.006％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。采用現(xiàn)有常規(guī)的合金熔煉技術(shù)，合金熔煉溫度為1630℃。澆注鋼錠的溫度為1530℃，控制氧含量。熱軋的軋制比≥5，始軋溫度為1050℃，終軋溫度為1000℃；擴散退火是將鋼錠放入中頻爐中，先將溫度升至600℃，在此溫度下保溫2小時，再將溫度升至850℃，在此溫度下保溫2小時，再將溫度升至1050℃，在此溫度下保溫6小時，然后爐冷至600℃，接著在空氣中冷卻至常溫。

第二步、毛坯鍛造。將毛坯放入中頻爐中，升溫至850℃，取出后采用200T的液壓機，將毛坯一次擠壓出凸輪片的外輪廓。

第三步、加熱沖孔。將毛坯放入中頻爐中，升溫至650℃，取出后采用160T的沖床在毛坯的相應(yīng)位置處沖出通孔。

第四步、退火。將毛坯放入中頻爐中，先升溫至600℃，在此溫度下保溫3小時，再將溫度升至850℃，在此溫度下保溫4小時，然后爐冷至600℃，接著在空氣中冷卻至常溫。

第五步、擠孔。采用200T的液壓機，以及與中心孔尺寸一致的頂頭，對準(zhǔn)通孔進行一次擠壓，使得通孔擠壓成中心孔，制成凸輪片。中心孔設(shè)有沿軸向設(shè)置且沿周向間隔設(shè)置的9條筋。

第六步、機加工。采用車床將凸輪片的兩端面車平面，對凸輪片的邊緣處倒角。

第七步、拋丸處理。去除凸輪片表面的氧化皮。

第八步、調(diào)質(zhì)處理。對凸輪片進行淬火處理，淬火時，將凸輪片升溫至850℃，在此溫度下保溫3小時，然后進行油淬。淬火時的升溫速度控制在180℃/小時，淬火后進行回火處理，將凸輪片升溫至650℃，在此溫度下保溫3小時，接著在空氣中冷卻至常溫。調(diào)質(zhì)后的凸輪片的表面硬度為HRC34。

第九步、拋丸清理。采用拋丸機對凸輪片的表面進行處理，去除銹漬。

第十步、檢測、入庫。按圖紙進行外觀和尺寸檢查，進行探傷檢測，最后包裝入庫。

實施例2

本實施例的凸輪片的生產(chǎn)流程為：合金熔煉→澆注鋼錠→熱軋→擴散退火→ 下料→毛坯鍛造→加熱沖孔→退火→擠孔→機加工→拋丸處理→調(diào)質(zhì)處理→拋丸清理→檢測→成品入庫。

本實施例的合金鍛鋼的生產(chǎn)方法，包括以下具體步驟：

第一步、下料。鋼材根據(jù)凸輪片的大小切割得到毛坯。鋼材依次通過合金熔煉、澆注鋼錠、熱軋、擴散退火工藝制成。。鋼材的合金的組分及其質(zhì)量百分比為：碳0.49％，硅0.18％，錳0.87％，鉻0.76％，鋁0.05％，磷0.008％，硫0.005％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。采用現(xiàn)有常規(guī)的合金熔煉技術(shù)，合金熔煉溫度為1650℃。澆注鋼錠的溫度為1510℃，控制氧含量。熱軋的軋制比≥5，始軋溫度為1050℃，終軋溫度為1150℃。擴散退火是將鋼錠放入中頻爐中，先將溫度升至580℃，在此溫度下保溫2.5小時，再將溫度升至820℃，在此溫度下保溫3小時，再將溫度升至1000℃，在此溫度下保溫8小時，然后爐冷至600℃，接著在空氣中冷卻至常溫。

第二步、毛坯鍛造。將毛坯放入中頻爐中，升溫至810℃，取出后采用200T的液壓機，將毛坯一次擠壓出凸輪片的外輪廓。

第三步、加熱沖孔。將毛坯放入中頻爐中，升溫至600℃，取出后采用160T的沖床在毛坯的相應(yīng)位置處沖出通孔。

第四步、退火。將毛坯放入中頻爐中，先升溫至580℃，在此溫度下保溫3小時，再將溫度升至810℃，在此溫度下保溫4小時，然后爐冷至600℃，接著在空氣中冷卻至常溫。

第五步、擠孔。采用200T的液壓機，以及與中心孔尺寸一致的頂頭，對準(zhǔn)通孔進行一次擠壓，使得通孔擠壓成中心孔，制成凸輪片。中心孔設(shè)有沿軸向設(shè)置且沿周向間隔設(shè)置的9條筋。

第六步、機加工。采用車床將凸輪片的兩端面車平面，對凸輪片的邊緣處倒角。

第七步、拋丸處理。去除凸輪片表面的氧化皮。

第八步、調(diào)質(zhì)處理。對凸輪片進行淬火處理，淬火時，將凸輪片升溫至810℃，在此溫度下保溫4小時，然后進行油淬。淬火時的升溫速度控制在150℃/小時，淬火后進行回火處理，將凸輪片升溫至620℃，在此溫度下保溫3小時，接著在空氣中冷卻至常溫。調(diào)質(zhì)后的凸輪片的表面硬度為HRC33。

第九步、拋丸清理。采用拋丸機對凸輪片的表面進行處理，去除銹漬。

第十步、檢測、入庫。按圖紙進行外觀和尺寸檢查，進行探傷檢測，最后包裝入庫。

實施例3

本實施例的凸輪片的生產(chǎn)流程為：合金熔煉→澆注鋼錠→熱軋→擴散退火→下料→毛坯鍛造→加熱沖孔→退火→擠孔→機加工→拋丸處理→調(diào)質(zhì)處理→拋丸清理→檢測→成品入庫。

本實施例的合金鍛鋼的生產(chǎn)方法，包括以下具體步驟：

第一步、下料。鋼材根據(jù)凸輪片的大小切割得到毛坯。鋼材依次通過合金熔煉、澆注鋼錠、熱軋、擴散退火工藝制成。鋼材的合金的組分及其質(zhì)量百分比為：碳0.49％，硅0.18％，錳0.87％，鉻0.76％，鋁0.05％，磷0.008％，硫0.005％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。采用現(xiàn)有常規(guī)的合金熔煉技術(shù)，合金熔煉溫度為1680℃。澆注鋼錠的溫度為1550℃，控制氧含量。熱軋的軋制比≥5，始軋溫度為1050℃，終軋溫度為1150℃。擴散退火是將鋼錠放入中頻爐中，先將溫度升至620℃，在此溫度下保溫3小時，再將溫度升至880℃，在此溫度下保溫2小時，再將溫度升至1080℃，在此溫度下保溫6小時，然后爐冷至600℃，接著在空氣中冷卻至常溫。

第二步、毛坯鍛造。將毛坯放入中頻爐中，升溫至830℃，取出后采用200T的液壓機，將毛坯一次擠壓出凸輪片的外輪廓。

第三步、加熱沖孔。將毛坯放入中頻爐中，升溫至620℃，取出后采用160T的沖床在毛坯的相應(yīng)位置處沖出通孔。

第四步、退火。將毛坯放入中頻爐中，先升溫至620℃，在此溫度下保溫3小時，再將溫度升至830℃，在此溫度下保溫4小時，然后爐冷至600℃，接著在空氣中冷卻至常溫。

第五步、擠孔。采用200T的液壓機，以及與中心孔尺寸一致的頂頭，對準(zhǔn)通孔進行一次擠壓，使得通孔擠壓成中心孔，制成凸輪片。中心孔設(shè)有沿軸向設(shè)置且沿周向間隔設(shè)置的9條筋。

第六步、機加工。采用車床將凸輪片的兩端面車平面，對凸輪片的邊緣處倒角。

第七步、拋丸處理。去除凸輪片表面的氧化皮。

第八步、調(diào)質(zhì)處理。對凸輪片進行淬火處理，淬火時，將凸輪片升溫至830 ℃，在此溫度下保溫3小時，然后進行油淬。淬火時的升溫速度控制在160℃/小時，淬火后進行回火處理，將凸輪片升溫至680℃，在此溫度下保溫3小時，接著在空氣中冷卻至常溫。調(diào)質(zhì)后的凸輪片的表面硬度為HRC32。

第九步、拋丸清理。采用拋丸機對凸輪片的表面進行處理，去除銹漬。

第十步、檢測、入庫。按圖紙進行外觀和尺寸檢查，進行探傷檢測，最后包裝入庫。

本實施例1至3的凸輪片的綜合力學(xué)性能如表1所示：

表1 凸輪片的綜合力學(xué)性能

本發(fā)明不局限于上述各實施例。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。