本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)上的由兩種粉末冶金材質(zhì)復(fù)合形成的雙層凸輪片，其主分類號(hào)為F16H53/00(2006.01)I。

背景技術(shù)：

凸輪軸是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)配氣機(jī)構(gòu)的重要零部件，裝配式凸輪軸一般包括多個(gè)凸輪片和一個(gè)芯軸；發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)對(duì)凸輪片要求有高耐磨、高耐蝕、耐沖擊等性能，同時(shí)要求芯軸具備很好的剛度和抗彎、抗扭性能。

目前中、重型發(fā)動(dòng)機(jī)還基本采用整體式凸輪軸，其材質(zhì)有的采用經(jīng)滲碳處理的低碳鋼、有的采用經(jīng)中高頻淬火處理的中高碳低合金鍛鋼，有的采用冷激球墨鑄鐵，而小批量的主要采用棒料加工。整體式凸輪軸加工工藝包括粗加工、半精加工和精加工。生產(chǎn)中采用自動(dòng)線多工位機(jī)床，設(shè)備投資較大，生產(chǎn)線占地面積多，存在生產(chǎn)成本較高，油煙及皂化液污染環(huán)境等問題。且傳統(tǒng)的整體式凸輪軸已經(jīng)不能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)日益提高的性能要求，裝配式凸輪軸應(yīng)運(yùn)而生。裝配式凸輪軸的凸輪一般采用焊接、燒結(jié)或機(jī)械式連接方式實(shí)現(xiàn)凸輪片與芯軸裝配連接。芯軸材質(zhì)一般采用無縫冷拔鋼管，與高碳鋼材質(zhì)的凸輪片在進(jìn)行焊接或機(jī)械擴(kuò)管法裝配時(shí)，容易產(chǎn)生熱裂紋、漲裂等缺陷，嚴(yán)重影響裝配式凸輪軸的整體強(qiáng)度及可靠性，存在裝配效率低下，成品合格率低等缺陷。

申請(qǐng)人為一家當(dāng)?shù)囟嗄陮ｉT研制凸輪片及凸輪軸的企業(yè)，根據(jù)不斷的摸索，為了擴(kuò)展企業(yè)的業(yè)務(wù)，特定研發(fā)了一款較好的復(fù)合凸輪片產(chǎn)品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合凸輪片，解決如何具有高耐磨、高耐蝕、耐沖擊性能的技術(shù)問題。

復(fù)合凸輪片，包括內(nèi)層和外層，該外層與內(nèi)層通過液相連接成一體；按重量份數(shù)計(jì)，內(nèi)層由以下組份組成：1-13份C，0-80份Cu，0-30份Mo，0-200份Cr，0-50份Ni，0-10份Si，1617-1999份Fe；外層由以下組份組成：2-5份C，0-5份Cu，0-2份Mo，0-16份Cr，0-4份Ni，0-1份Si，167-198份Fe。

所述內(nèi)層由以下組份組成：1份C，1999份Fe；外層由以下組份組成：2份C，167-198份Fe。

所述內(nèi)層由以下組份組成：13份C，80份Cu，30份Mo，200份Cr，50份Ni，10份Si，1999份Fe；外層由以下組份組成：5份C，5份Cu，2份Mo，16份Cr，4份Ni，1份Si，198份Fe。

所述內(nèi)層由以下組份組成：2-10份C，10-60份Cu，5-26份Mo，8-160份Cr，6-30份Ni，2-8份Si，1620-1999份Fe；外層由以下組份組成：3-4份C，1-3份Cu，0.3-1.8份Mo，2-15份Cr，2-3份Ni，0.3-0.8份Si，168-196份Fe。

所述內(nèi)層由以下組份組成：3-9份C，12-58份Cu，6-25份Mo，10-130份Cr，7-25份Ni，3-7份Si，1630-1900份Fe；外層由以下組份組成：3-4份C，2-3份Cu，0.5-1.6份Mo，3-12份Cr，2-3份Ni，0.4-0.7份Si，170-190份Fe。

所述內(nèi)層由以下組份組成：5份C，20份Cu，10份Mo，50份Cr，10份Ni，5份Si，1700份Fe；外層由以下組份組成：3份C，2份Cu，1份Mo，4份Cr，2份Ni，0.5份Si，180份Fe。

所述內(nèi)層由以下組份組成：7份C，29份Cu，21份Mo，120份Cr，15份Ni，6份Si，1800份Fe；外層由以下組份組成：3份C，3份Cu，1.2份Mo，8份Cr，3份Ni，0.6份Si，176份Fe。

所述內(nèi)層由以下組份組成：8份C，50份Cu，19份Mo，70份Cr，20份Ni，4份Si，1750份Fe；外層由以下組份組成：4份C，2份Cu，1.6份Mo，10份Cr，2份Ni，0.7份Si，170份Fe。

所述內(nèi)層由以下組份組成：6份C，36份Cu，13份Mo，20份Cr，8份Ni，7份Si，1650份Fe；外層由以下組份組成：3.5份C，2.5份Cu，0.9份Mo，6份Cr，2.8份Ni，0.65份Si，173份Fe。

所述內(nèi)層由以下組份組成：5份C，35份Cu，18份Mo，110份Cr，16份Ni，5份Si，1850份Fe；外層由以下組份組成：3.6份C，2.7份Cu，1.2份Mo，8份Cr，2.8份Ni，0.55份Si，180份Fe。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明將原先單一結(jié)構(gòu)的凸輪片設(shè)計(jì)成具有內(nèi)外雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)層是中、低碳材質(zhì)，具備較好的韌性與強(qiáng)度，致密度高、使凸輪片適合通過該內(nèi)層采用擴(kuò)管與焊接等方式與芯軸進(jìn)行裝配結(jié)合，使得芯軸與內(nèi)層靠液相緊密焊接在一起，這樣保護(hù)外層不易漲裂；外層是高碳材質(zhì)，具備高耐磨、高耐蝕、耐沖擊性等優(yōu)點(diǎn)，外層和內(nèi)層通過液相連接在一起，適合發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)對(duì)凸輪的性能要求，經(jīng)過檢測，其致密度、韌性、強(qiáng)度可比現(xiàn)有凸輪片提高10-15%；所述液相為液相燒結(jié)。

附圖說明

圖1是復(fù)合凸輪片的主視圖；

圖2是復(fù)合凸輪片的剖視圖；

圖3是復(fù)合凸輪片腐蝕后的示意圖；

圖4是外層和內(nèi)層結(jié)合的金相圖；

圖5是另一張外層和內(nèi)層結(jié)合的金相圖；

圖中10.凸輪片、11.內(nèi)層、12. 外層。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參考圖1至圖5，圖中的復(fù)合凸輪片具有內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu)，這兩層結(jié)構(gòu)均采用粉末冶金材質(zhì)制成，目前冶金材質(zhì)眾多，具體選用哪種粉末冶金材質(zhì)可視情況而定，只要其滿足工作強(qiáng)度要求同時(shí)其內(nèi)層能與芯軸焊接在一起。

該復(fù)合凸輪片10看上去可能結(jié)構(gòu)較為簡單，但相對(duì)現(xiàn)有的凸輪片10相比具有多個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。相對(duì)單一材質(zhì)的凸輪片10，其可減少凸輪片10的整體成本及增加整體強(qiáng)度；相對(duì)一根普通圓管加上在圓管上增加的冶金材質(zhì)的凸輪片，其強(qiáng)度較高也較容易與芯軸配合，配合強(qiáng)度也遠(yuǎn)高于普通圓管。上述復(fù)合凸輪片10包括內(nèi)層11和外層12；按重量份數(shù)計(jì)，內(nèi)層由以下組份組成：1-13份C，0-80份Cu，0-30份Mo，0-200份Cr，0-50份Ni，0-10份Si，1617-1999份Fe；外層由以下組份組成：2-5份C，0-5份Cu，0-2份Mo，0-16份Cr，0-4份Ni，0-1份Si，167-198份Fe。內(nèi)層11的形狀不在實(shí)施例進(jìn)行具體限定，只要其能與芯軸配合驅(qū)動(dòng)外層工作即可。

實(shí)施例1

復(fù)合凸輪片，包括內(nèi)層和外層；按重量份數(shù)計(jì)，內(nèi)層由以下組份組成：1份C，1999份Fe；外層由以下組份組成：2份C，198份Fe。

實(shí)施例2

內(nèi)層由以下組份組成：13份C，80份Cu，30份Mo，200份Cr，50份Ni，10份Si，1999份Fe；外層由以下組份組成：5份C，5份Cu，2份Mo，16份Cr，4份Ni，1份Si，198份Fe。

實(shí)施例3

內(nèi)層由以下組份組成：5份C，20份Cu，10份Mo，50份Cr，10份Ni，5份Si，1700份Fe；外層由以下組份組成：3份C，2份Cu，1份Mo，4份Cr，2份Ni，0.5份Si，180份Fe。

實(shí)施例4

內(nèi)層由以下組份組成：7份C，29份Cu，21份Mo，120份Cr，15份Ni，6份Si，1800份Fe；外層由以下組份組成：3份C，3份Cu，1.2份Mo，8份Cr，3份Ni，0.6份Si，176份Fe。

實(shí)施例5

內(nèi)層由以下組份組成：8份C，50份Cu，19份Mo，70份Cr，20份Ni，4份Si，1750份Fe；外層由以下組份組成：4份C，2份Cu，1.6份Mo，10份Cr，2份Ni，0.7份Si，170份Fe。

實(shí)施例6

內(nèi)層由以下組份組成：6份C，36份Cu，13份Mo，20份Cr，8份Ni，7份Si，1650份Fe；外層由以下組份組成：3.5份C，2.5份Cu，0.9份Mo，6份Cr，2.8份Ni，0.65份Si，173份Fe。

實(shí)施例7

所述內(nèi)層由以下組份組成：5份C，35份Cu，18份Mo，110份Cr，16份Ni，5份Si，1850份Fe；外層由以下組份組成：3.6份C，2.7份Cu，1.2份Mo，8份Cr，2.8份Ni，0.55份Si，180份Fe。

在實(shí)際應(yīng)用中，內(nèi)層11和外層12的配方可根據(jù)需要進(jìn)行改進(jìn)，外層12具有高性能與挺柱配合，內(nèi)層11便于與芯軸、外層12配合。

制作上述各個(gè)實(shí)施例中的復(fù)合凸輪片的制作方法是：

a、準(zhǔn)備上述內(nèi)層物料；該內(nèi)層物料的顆粒度為0.1～200μm；

b、在500～1200MPa壓力下將內(nèi)層物料壓制成與凸輪片形狀對(duì)應(yīng)的內(nèi)層毛坯；

c、內(nèi)層毛坯真空燒結(jié)，在燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)溫度為800-1250℃，時(shí)間30-120分鐘；

d、準(zhǔn)備外層物料，對(duì)外層物料的準(zhǔn)備時(shí)間與準(zhǔn)備內(nèi)層物料的時(shí)間及步驟不沖突，該外層物料的顆粒度為0.1～200μm；

e、將上述燒結(jié)好的內(nèi)層毛坯放入外層成型模具內(nèi)，該外層成型模具形狀與凸輪片形狀對(duì)應(yīng)；將上述外層物料填充上述外層成型模具內(nèi)，在500～1200MPa壓力下將外層物料壓制成與凸輪片形狀對(duì)應(yīng)的外層毛坯從而使外層和內(nèi)層壓制成具有內(nèi)外雙層結(jié)構(gòu)的凸輪片毛坯；

f、凸輪片毛坯真空燒結(jié)，在燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)溫度為700-1050℃，時(shí)間30-90分鐘；

g、待燒結(jié)爐溫度降至500-850度，取出并進(jìn)行密壓得到密度7-8.9g/cm3的致密件；

h、將步驟g中的密壓后的凸輪片放入真空爐淬火爐加熱到790-890℃，進(jìn)行真空淬火；

j、再加熱到175～250℃保溫0.5～1h，進(jìn)行去應(yīng)力，最后得到凸輪片。