[其他]凸轮轴制造法

说明书

本发明有关凸轮轴的制造方法，例如用于内燃机的汽门机构的凸轮轴，更具体讲，有关凸轮轴的配备方法，其中每一个装配件，诸如凸轮凸出部或轴颈都易于和杆结合，结合后易于作机加工。

一种复合凸轮轴一般有一根钢质管形杆和若干装配件，诸如凸轮凸出部和轴颈安装在杆上。这种凸轮轴质量轻，功能可与传统的铸成一体的凸轮轴比拟。在传统上，装配件和轴杆结合采用熔焊或钎焊方式，需要许多人力操作焊机或安排钎焊材料很不便利。而且，由于热应力，熔焊易于造成产品的应变，而钎焊不能提供装配件和轴杆之间的充分接触。

曾经有人提出过另一种方法，用液态烧结材料制造装配件，在钢轴杆上烧结。制成的凸轮轴有优良的耐磨性，但不利之处是加工性能差，因为液态烧结的材料太硬，极难加工。

已知的凸轮制造方法中有在凸轮轴中制作油道的，从每一个装配件的外缘径向伸进管形轴杆内的中空部分。但是用JP·A·57-154    556号专利公布的已知方法（这方法是在烧结淬硬的装配件中机加工出油道）制造油道费用高昂。

最理想的是能够制造一种复合凸轮轴，其装配件易于和钢轴杆连接，烧结后可作机加工，并且可以不需作机加工而制作油道，从装配件的外缘伸向轴杆的中空部分。

本发明提出一种方法，其步骤包括用固态烧结材料成形每一个装配件生坯，坯中有孔，作为在轴杆上安装用，烧结材料成分为一种Fe-C-Cu配方，其中Cu占重量的17%-35%;把每一个生坯在轴杆上安装;然后在烧结炉中把安装在轴杆上的生坯烧结。

在理想的方法中，凸轮轴上有从每一个装配件外周边，径向通入中空管形轴杆的油道，一个生坯有两个（最好是精确的）半部，每个半部的连接表面上带有一条径向的槽，当把两个半部安装在轴杆上时，两个半部合在一起，使径向槽和先前在轴杆上做就的径向孔中的一个，共同形成一个同轴心的孔。

复合凸轮轴易于组装，因为既不需要焊接机，也不需要钎焊材料，并且装配件，诸如凸轮凸出部和轴颈的可加工性和可切削性都有提高，因为它们都是用固态烧结材料制造，比传统的液态烧结材料硬度低、传统材料由于由含磷的共晶体或斯氏体形成，所以硬度非常高。固态烧结材料硬度比液态烧结材料硬度低，所以耐磨性比较好，因为成分中含有碳和铜，前者既能使粒子间有扩散接合，而且能形成碳化物，而铜固化后提高了强度和耐磨性。另外还有一个优点是有油道的凸轮轴可以不经切削而制造。

通过举例，参照附图将对本发明作进一步的叙述，附图内容如下：

图1是通过一个复合凸轮轴的纵向剖面片段;

图2沿图1线Ⅱ-Ⅱ的横截面;

图3是凸轮轴另一实施方案的部分剖面正视图;

图4和5是准备连接的轴颈生坯两个半部的侧视图，图示各个的连接表面;

图6及7是分别沿图4及5线Ⅵ-Ⅵ及Ⅶ-Ⅶ的截面;

图8是凸轮轴一部分的放大正视图，图示有一个轴颈安装在管形轴杆上。

图9是沿图8中的线Ⅸ-Ⅸ的截面。

图示的复合凸轮轴有若干用固态烧结材料制造的装配件，诸如轴颈和凸轮凸出部，用冶金方法和钢质轴杆连接。装配件的固态烧结材料的成分为Fe-C-Cu配方，含Cu占重量17-35%。

固态烧结材料中含有的铜是纯铜或铜合金。铜含量是重要的。假使铜的含量低于重量的17%，那么装配件和轴杆之间的结合强度便不足。而另一方面，假使含量超过重量的35%，便只是增高成本而并不提高结合强度。碳是固态烧结材料中必要的成分，最好含量在重量的0.6-1.5%之间，当碳含量低于重量的0.6%时，提高的铁素体含量降低耐磨性。而相反，假如含量高于重量的1.5%，那么碳化物太多便使产品的可加工性降低。当按意愿加入Mn、Si、Ni、Mo和类似元素以调节产品的性能时（如强度和耐磨性等），占0.2-4.0%重量便已足够。烧结材料还含有小量的附随杂质。固态烧结材料中的熔化铜在烧结时，向轴杆里面扩散并渗透，因此固态烧结材料要求具有适当的多孔性，最好孔隙侣体积的10-40%。

固态烧结材料按每一个装配件（例如凸轮凸出部或轴颈）形成生坯，内有孔腔，作在轴杆上安装用。孔腔的直径一般几乎和轴杆的直径相同。把装配件安装在单独的轴杆的预定的位置上。轴杆可以用实心或管状，最好使用的材料如JIS    STKM13（机械-结构碳钢管），其成分包括重量0.17%的C，重量0.14%的Si，重量0.54%的Mn，重量0.013%的P，重量0.004%的S，其余部分为铁。