[发明专利]一种凸轮轴表面耐磨层的增材制造方法

说明书

本发明提供一种凸轮轴表面耐磨层的增材制造方法，包括如下步骤：S1：准备已加工完毕的凸轮轴和过程相应用具；S2：打印过程中使用经检验合格的原丝和保护气体，选定相匹配的成形参数准备打印；S3：凸轮轴的凸轮耐磨层打印采用卧式打印，打印前先将凸轮轴圆形台阶部分装夹在增材设备工作台的卡盘上，并进行校圆找正后进行打印；S4：打印成形后进行整体去应力处理。本发明通过增材制造的方式，在凸轮轴工作表面打印一圈耐磨层，利用增材制造的方式可对耐磨层厚度进行任意调整，能有效地解决传统工艺渗碳层深度不均匀和渗碳层较薄的问题。利用增材制造的方式既能保证凸轮轴表面高耐磨性，又保留了凸轮轴芯部的高强度和韧性。

技术领域

本发明涉及一种凸轮轴表面耐磨层的增材制造方法，属于凸轮轴制造领域。

背景技术

目前在机械制造行业中，对于柴油机凸轮轴而言，要求其表面具有较好的耐磨性，抗疲劳强度高，而芯部又要求有较高强度和韧性，目的是在300℃大扭矩载荷的工况下充分保障凸轮轴的使用寿命。

凸轮轴增加耐磨性，传统的处理方法是对凸轮轴进行渗碳，然后进行淬火和低温回火。但采用此工艺也存在一定的弊端，例如渗碳层深度不均匀，并且用渗碳工艺处理的渗碳层深度比较浅，一般为1～2mm，随着使用时间的推移，耐磨层很快就会被磨损掉，继而缩短凸轮轴使用寿命；另外渗透处理时长时间高温可能对芯部材料造成性能不均匀(厚度效应)，难确保大扭矩(中低速)柴油机凸轮轴芯部的使用性能。

发明内容

有鉴于此，针对现有技术中处理的凸轮轴因渗碳层深度不均匀且深度浅导致的寿命短的问题和大扭矩柴油机凸轮轴芯部的使用性能得不到保证的问题，本发明提出一种凸轮轴表面耐磨层的增材制造方法，通过增材制造的方式，在凸轮轴工作表面打印一圈耐磨层，利用增材制造的方式可对耐磨层厚度进行任意调整，能有效地解决传统工艺渗碳层深度不均匀和渗碳层较薄的问题。利用增材制造的方式既能保证凸轮轴表面高耐磨性，又保留了凸轮轴芯部的高强度和韧性。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种凸轮轴表面耐磨层的增材制造方法，包括如下步骤：

S1、准备已加工完毕的凸轮轴和过程相应用具；

S2、打印过程中使用经检验合格的耐磨层打印用的Cr-Si型耐磨合金原丝和保护气体(80％Ar+20％CO₂)，选定相匹配的成形参数：

S3、在增材设备上根据进气凸轮和排气凸轮的成形路径设定成形轨迹参数；

凸轮轴凸轮耐磨层打印采用卧式打印，打印前先将凸轮轴圆形台阶部分装夹在增材设备工作台的卡盘上，并进行校圆找正方可进行打印，校圆找正步骤如下：

将百分表安装在增材设备Z轴上，然后将百分表触头靠近凸轮轴两凸轮之间的轴颈(或排气凸轮与圆形台阶之间的轴颈)表面，再将触头垂直接触轴颈表面，并观察百分表指针读数，一般读数大于0.2mm即可(没有强制要求)。这样主要是为了让百分表触头始终能接触轴颈表面。

然后手动转动卡盘一圈，观察表盘数值找出最小值和最大值，然后计算出平均值，将此平均值作为判定校圆找正成功的标准值。然后持续转动卡盘，当指针值大于标准值时，则用塑胶锤(不限于塑胶锤，软性物件即可)敲击百分表触头垂直指向的轴颈面；当指针值小于标准值时，则敲击其反面。重复此操作，直至表盘数值保持为标准值，则校圆找正完毕。

打印分为2个阶段，进气凸轮和排气凸轮打印。