[发明专利]激光硬化的曲轴

说明书

技术领域

本公开涉及曲轴和凸轮轴的制造，包括对待硬化已磨削的曲轴或凸轮轴的轴颈、凸轮(lobe)和油封的表面进行激光硬化。

背景技术

曲轴和凸轮轴的制造包括许多步骤。归因于这些轴的特性以及在其制造期间所需的多个工艺，对于大批量制造需要多达25个操作的较长工作流，这从而限制了生产率。此外，曲轴或凸轮轴的制造工艺通常包括热处理，随后是磨削与精加工。这种顺序可能导致许多不期望的事件，例如，在磨削操作期间的压应力损失、轴颈上的颈缩或被硬化的表面区域的百分比不足。

发明内容

公开了一种曲轴硬化方法。该方法可包括：在对待硬化曲轴的表面进行硬化之前，磨削待硬化曲轴的表面，以产生待硬化已磨削曲轴并且在所述曲轴上限定轴颈几何形状，从而避免与已硬化曲轴的磨削相关联的压应力损失。该方法还可包括：对待硬化已磨削曲轴的表面进行激光硬化以诱发压应力。所述表面包括主轴颈、销轴颈、油封上的表面或工作表面。所述表面的硬化深度为0.15mm或更大。所述表面可包括轴颈的至少85％的表面区域。所述方法可包括对邻近油孔的区域进行硬化，而油孔表面区域无金相变化。该区域可免于发生颈缩。

在另一实施例中，公开了一种硬化轴的方法。该方法可包括：为了避免与硬化之后的磨削相关联的压应力损失，在对待硬化轴的表面进行硬化之前，磨削待硬化轴的表面，以产生待硬化已磨削轴；由待硬化已磨削轴的3D模型生成表面硬化图案；根据表面硬化图案对所述表面进行激光硬化，以获得已硬化已磨削的轴并诱发压应力。所述轴可以是曲轴或凸轮轴。表面硬化图案可覆盖一个或更多个轴颈、凸轮、油封上的表面或工作表面。所述一个或更多个轴颈可包括主轴颈或销轴颈。所述表面的硬化深度可从0.15mm到0.2mm。表面硬化图案可覆盖轴颈的至少85％的表面区域。表面硬化图案可覆盖紧邻油孔和/或底切的区域。该区域可免于发生颈缩。

在又一实施例中，公开了一种软轴硬化的方法。该方法可包括：为了防止诱发与已硬化轴的磨削相关联的拉伸应力，对软凸轮轴或软曲轴的表面进行磨削以产生已磨削软轴；对已磨削软轴的表面进行激光硬化，以产生无颈缩的激光硬化表面并诱发压应力。所述表面可包括主轴颈、销轴颈、油封、凸轮上的至少一个表面或者一个或更多个工作表面。所述一个或更多个工作表面可包括轴套表面或带肩壁表面。所述表面的硬化深度可以是0.15mm或更大。所述表面可包括主轴颈的至少85％的表面区域。所述表面可包括紧邻主轴颈或销轴颈上的底切的区域，其中，底切无金相变化。

附图说明

图1示出了包括根据一个或更多个实施例的曲轴和凸轮轴的示例性的车辆内燃发动机的示意图。

图2示出了示例性的待激光硬化的待硬化已磨削的曲轴的前视立体图。

图3示出了示例性的待激光硬化的待硬化已磨削的凸轮轴的前视立体图。

图4示出了图2所示的曲轴的一部分的立体图。

图5示出了具有感应硬化表面的现有技术的曲轴的一部分的立体图。

具体实施方式

在此描述了本公开的实施例。然而，应当理解的是，所公开的实施例仅为示例，其它实施例可采用各种可替代的形式。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各种特征可以与在一个或更多个其它附图中示出的特征结合，以产生未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的多种组合和变型可被期望用于特定应用或实施方式。

除非明确地指出，否则在本说明书中指示尺寸或者材料特性的所有数值量均应理解为被词语“大约”修饰以描述本公开的最宽范围。

首字母缩略词或其它缩写词的首次定义适用于本文中相同缩写词的所有后续使用，并准用于最初定义的缩写词的正常的语法变体。除非明确地做出相反的说明，否则对特性的测量由前文或后文中针对相同的特性所参照的相同的技术来确定。