[发明专利]复合式凸轮及其制造方法

说明书

一种复合式凸轮，所述复合式凸轮是由凸轮外圈生坯环套凸轮内圈生坯装配后进行一体烧结得到，所述凸轮外圈生坯包括如下成分（重量百分比）：9.5‑10%的Cr,0.8‑1.0%的C，0.5‑1.2%的Cu，0.05‑0.2%的P，总量为1.5‑2.0%的Si和W，基体金属为Fe；所述凸轮内圈生坯包括如下成分（重量百分比）：4.5‑6.0%的Cr,0.5‑0.7%的C，3.0‑3.5%的Cu，0.05‑0.2%的P，总量为0‑2.0%的Si和W，基体金属为Fe，使用烧结治具进行所述凸轮外圈生坯和所述凸轮内圈生坯的一体烧结，所述烧结治具包括中间凸柱部和围绕所述中间凸柱部的槽部，所述中间凸柱部烧结时支撑所述凸轮内圈生坯，所述槽部盛装有流质耐火颗粒，烧结时托住所述凸轮外圈生坯。

技术领域

本申请涉及粉末冶金零件的制造技术领域，具体涉及一种复合式凸轮及其制造方法。

背景技术

凸轮是装配式凸轮轴上所需的一种部件，比较先进的制作工艺是粉末烧结法，粉末冶金技术是一项先进的金属材料或复合材料制造和连接技术，可以实现普通加工工艺无法实现的制造、修复或连接。装配式凸轮轴是指芯轴和凸轮分开制造，然后再组装在一起的凸轮轴，通常芯轴选择的是预定规格的管材或棒材，而凸轮是单独制造而成的环，将凸轮安装到芯轴上，一般可以采用压入/挤入法、热装法、焊接法或粉末冶金烧结法。

由于凸轮的工作表面需要很高的强度和耐磨度，而凸轮与芯轴连接的部分又需要有一定塑性和可加工性，因此，衍生出一种双材料粉末冶金凸轮，双材料粉末冶金凸轮是通过将凸轮生坯分成外圈和内圈，外圈生坯和内圈生坯采用具有不同性能的材料制成，然后将外圈生坯和内圈生坯环套在一起进行烧结后连接到芯轴上，或者仅仅是将外圈生坯和内圈生坯进行预烧结，连接到芯轴上之后再与芯轴一起进行最终烧结，两种方法在现有技术中均有采用。例如在公开号为CN106541139A的中国发明专利申请公开了一种粉末冶金凸轮的制备方法，该方法将凸轮生坯分割为内外二部分，凸轮外圈采用高碳烧结钢，凸轮内圈为低碳烧结钢，凸轮外圈具备高强度、耐磨损的性能，而凸轮内圈具备良好的焊接性能，可以保证焊接，尤其是激光焊接的需要。

本发明人在实施将凸轮外圈生坯和凸轮内圈生坯环套在一起进行烧结的方法时，发现强度指标达不到控制标准，对烧结品切片观察发现烧结后的外圈和内圈结合面处组织疏松，分析认为，这是由于凸轮外圈生坯和凸轮内圈生坯在相同烧结条件下收缩率不一致，凸轮外圈材料在烧结时收缩率低，凸轮内圈材料在烧结时收缩率高，导致内外圈在烧结结合时产生离间力。

反观上述公开号为CN106541139A的中国发明专利申请公开的技术，该技术将凸轮外圈与凸轮内圈严格区分为高碳材料和低碳材料，使得外圈生坯与内圈生坯的烧结性能差异很大，而凸轮内圈采用低碳烧结钢只是为了满足激光焊接的需要，弱化了最终要的使用性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种复合式凸轮及其制造方法，该复合式凸轮的凸轮内圈生坯和凸轮外圈生坯的成分得到改良，烧结性能的差异得到一定控制，同时，在烧结时采用特殊烧结治具，根据需要促进或干涉需要连接的两部分生坯在烧结中的收缩行为，得到了无缺陷的合格烧结产品。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种复合式凸轮，所述复合式凸轮是由凸轮外圈生坯环套凸轮内圈生坯装配后进行一体烧结得到，所述凸轮内圈生坯具有中间孔以便于烧结后向凸轮轴芯轴安装所述凸轮，所述凸轮外圈生坯包括如下成分（重量百分比）：9.5-10%的Cr,0.8-1.0%的C，0.5-1.2%的Cu，0.05-0.2%的P，总量为1.5-2.0%的Si和W，基体金属为Fe；所述凸轮内圈生坯包括如下成分（重量百分比）：4.5-6.0%的Cr,0.5-0.7%的C，3.0-3.5%的Cu，0.05-0.2%的P，总量为0-2.0%的Si和W，基体金属为Fe。

如上所述的复合式凸轮，其特征在于，所述凸轮外圈生坯和/或所述凸轮内圈生坯中，除了所述成分外，其余为不可避免的杂质。