[发明专利]一种异形凸轮局部仿形复合强化方法及装置

说明书

本发明公开了一种异形凸轮局部仿形复合强化方法及装置，属于热处理强化技术领域，供油凸轮轴渗碳校直并去应力回火后不进行整体淬火，而是对供油凸轮轴的轴径和异形凸轮分别进行局部中频感应淬火回火；针对供油凸轮轴的每个轴颈采用轴径淬火感应器加热后喷淬火介质冷却淬火；针对供油凸轮轴的每个异形凸轮采用异形凸轮仿形淬火感应器加热后喷淬火介质冷却淬火。本发明采用异形凸轮局部仿形复合强化装置对渗碳校直后的供油凸轮轴的轴径和异形凸轮分别进行局部中频感应淬火回火；完全消除了供油凸轮轴表面硬度低、硬度和硬化层深不均匀致使耐磨性和抗接触疲劳性低造成的早期供油凸轮轴异常磨损发动机损坏的风险，提高了发动机的使用寿命和可靠性。

技术领域

本发明涉及热处理强化技术领域，尤其是一种异形凸轮局部仿形复合强化方法及装置。

背景技术

供油凸轮轴是发动机的重要部件。供油凸轮轴的凸轮型线形状影响着发动机气缸内的燃烧状况包括燃烧时机和放热规律。随着发动机功率的不断强化以及环境对排放要求的不断提高，提高燃油的喷射压力一直是提高发动机性能的主要途径之一。而燃油喷射压力的提高，将导致供油凸轮轴凸轮与喷油泵滚轮之间的接触应力大大提高。为了保证燃油喷射压力、供油加速度、精确度，与电控泵的喷油特性相匹配，供油凸轮轴凸轮形状与配气凸轮轴的对称切线型截然不同，采用了凹弧面（近似于直线）加抛物线加半圆形基圆异形复合形状。

重载发动机供油凸轮轴一般采用低碳合金钢渗碳校直并去应力回火后整体淬火，提高表面硬度、耐磨性和接触疲劳性能。

供油凸轮轴渗碳校直并去应力回火后整体淬火技术，主要存在有效硬化层深不均匀、软点、变形较大、加工余量过大使得成品表面硬度较低、耐磨性和抗接触疲劳性能较低、环境污染大等缺点。

渗碳校直并去应力回火后整体淬火产生有效硬化层深不均匀且较浅与表层组织中产生托氏体和心部组织中存在有大量的铁素体存在直接联系。这与表层碳含量过低和淬火过程中各部位存在不同的冷却条件有关系。供油凸轮轴淬火一般采用井式炉加热至淬火温度，保温结束后出炉。用吊车连工装和四根供油凸轮轴一起吊至油槽进行淬火，这个过程将近有十几秒钟。零件裸露在空气中会降低本身温度，垂直进行淬火时，由于进入油中时间的先后关系以及随着油温的不断上升，再加上各处截面尺寸有区别，致使供油凸轮轴各部位冷却条件不一致。就会使得供油凸轮轴各个位置产生的淬火马氏体组织有深有浅，并且会产生托氏体（淬火软点），心部组织由于冷却条件不佳没有被细化而残存着长时间渗碳产生的粗大铁素体组织。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种异形凸轮局部仿形复合强化方法及装置，供油凸轮轴渗碳校直并去应力回火后不进行整体淬火，而是对轴径和异形凸轮分别进行局部感应淬火回火，使得供油凸轮轴加工余量小、表面硬度高、耐磨性和抗接触疲劳性高。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种异形凸轮局部仿形复合强化方法，供油凸轮轴渗碳校直并去应力回火后不进行整体淬火回火，而是先对供油凸轮轴的轴径进行局部中频感应淬火回火，再对供油凸轮轴的异形凸轮进行局部中频感应淬火回火。

本发明技术方案的进一步改进在于：对供油凸轮轴的轴径进行局部中频感应淬火是指针对供油凸轮轴的轴颈采用轴径淬火感应器加热后喷淬火介质冷却淬火，使用凸轮轴感应淬火设备中的淬火数控系统控制供油凸轮轴旋转，采用轴径淬火感应器和变压器上下移动的方式分别对每个轴径进行加热感应淬火。

本发明技术方案的进一步改进在于：对供油凸轮轴的异形凸轮进行局部中频感应淬火是指针对供油凸轮轴的异形凸轮采用异形凸轮仿形淬火感应器加热后喷淬火介质冷却淬火，使用凸轮轴感应淬火设备中的淬火数控系统控制伺服电机精确控制供油凸轮轴的转动角度，采用异形凸轮仿形淬火感应器上下移动分别对每个异形凸轮进行加热感应淬火。

本发明技术方案的进一步改进在于：在轴径进行感应淬火时，轴径加热功率为121KW，加热时间为3.2S，冷却时间为10S，淬火介质流量为43L/min，淬火介质为6%PAG水溶性淬火液。