本發明專利技術提供一種汽車發動機用凸輪軸齒輪液態模鍛工藝，所述工藝包括如下步驟：1)冶煉；2)設計模具；3)液態模鍛；4)正火；5)車削加工；6)滲碳、淬火；7)回火；8)磨削加工；9)拋丸、探傷；10)磷皂化處理、清理、拋光、涂防銹油。所述工藝采用液態模鍛方式進行齒輪加工鍛造，省力、節能、材料利用率高，坯件即接近凸輪軸齒輪的最終加工齒輪，模鍛質量高，所得齒輪硬度高，耐磨性好，耐腐性高，鍛壓成本低，鍛壓工藝對環境友好。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種汽車發動機用凸輪軸齒輪液態模鍛工藝。
技術介紹
汽車發動機是為汽車提供動力的發動機，是汽車的心臟，影響汽車的動力性、經濟性和環保性。根據動力來源不同，汽車發動機可分為柴油發動機、汽油發動機、電動汽車電動機以及混合動力等。凸輪軸是活塞發動機里的一個部件。它的作用是控制氣門的開啟和閉合動作。雖然在四沖程發動機里凸輪軸的轉速是曲軸的一半(在二沖程發動機中凸輪軸的轉速與曲軸相同)，不過通常它的轉速依然很高，而且需要承受很大的扭矩，因此設計中對凸輪軸在強度和支撐方面的要求很高，其材質一般是特種鑄鐵，偶爾也有采用鍛件的。由于氣門運動規律關系到一臺發動機的動力和運轉特性，因此凸輪軸設計在發動機的設計過程中占據著十分重要的地位。而凸輪軸齒輪通常指的是直接聯接在凸輪軸一端的齒輪，它與曲軸一端上的正時齒輪互相嚙合，使得凸輪軸能按2：1的傳動比例隨著曲軸旋轉，從而準時壓動氣門，保證發動機四個沖程的進換氣。發動機用凸輪軸齒輪是保證發動機正常運轉的重要部件，其性能的好壞對發動機的運行有著重要影響，汽車發動機用凸輪軸齒輪生產大多采用鍛造工藝，鍛造是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法，鍛壓(鍛造與沖壓)的兩大組成部分之一。通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產生的鑄態疏松等缺陷，優化微觀組織結構，同時由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機械性能一般優于同樣材料的鑄件。相關機械中負載高、工作條件嚴峻的重要零件，除形狀較簡單的可用軋制的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件。其中，鍛造用料主要是各種成分的碳素鋼和合金鋼，其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合金。材料的原始狀態有棒料、鑄錠、金屬粉末和液態金屬。金屬在變形前的橫斷面積與變形后的橫斷面積之比稱為鍛造比。正確地選擇鍛造比、合理的加熱溫度及保溫時間、合理的始鍛溫度和終鍛溫度、合理的變形量及變形速度對提高產品質量、降低成本有很大關系。而液態模鍛，又稱擠壓鑄造、連鑄連鍛，是一種既具有鑄造特點，又類似模鍛的新興金屬成形工藝。它是將一定量的被鑄金屬液直接澆注入涂有潤滑劑的型腔中，并持續施加機械靜壓力，利用金屬鑄造凝固成形時易流動和鍛造技術使已凝固的硬殼產生塑性變形，使金屬在壓力下結晶凝固并強制消除因凝固收縮形成的縮孔縮松，以獲得無鑄造缺陷的液態模鍛制件。人們通常把這種方法稱之為液態模鍛。目前，對于汽車發動機用凸輪軸齒輪的鍛造，目前國內主要存在如下文獻：專利公開號：CN203900355U，公開了一種凸輪軸齒輪毛坯精鍛生產用組合模具，其特征在于：它由壓機用組合模和沖床用組合模構成；所述的壓機用組合模，包括壓機用上模固定板、壓機用上模、壓機用上模壓圈、壓機用下模、壓機用頂桿、壓機用下模壓圈、壓機用滑柱定位套、壓機用滑柱和壓機用下模固定板；所述的沖床用組合模，包括沖床用上模定位板、沖床用上模、打板、打桿、沖床用上模壓圈、切邊定位模、沖床用下模墊板、滑動下模、沖桿、沖床用下模定位板、卸料桿和彈簧。該組合模具，容易裝配，操作簡單，勞動強度低，便于加工，可以一次鍛造出凸輪軸齒輪毛坯，有利于節材、節能、提高生產效率。然而，該專利主要提供凸輪軸齒輪的精鍛模具，對于凸輪軸齒輪的具體生產工藝并未提及。
技術實現思路
為解決上述存在的問題，本專利技術的目的在于提供一種汽車發動機用凸輪軸齒輪液態模鍛工藝，采用液態模鍛方式進行齒輪加工鍛造，省力、節能、材料利用率高，坯件即接近凸輪軸齒輪的最終加工齒輪，模鍛質量高，所得齒輪硬度高，耐磨性好，耐腐性高，鍛壓成本低，鍛壓工藝對環境友好。為達到上述目的，本專利技術的技術方案是：一種汽車發動機用凸輪軸齒輪液態模鍛工藝，所述工藝包括如下步驟：1)冶煉按下述化學成分采用電爐進行冶煉、精煉得鋼液，鋼液出爐溫度為1100～1200℃；其化學成分質量百分比為：C：0.25～0.3％，Si：0.3～0.45％，Mn：0.80～1.15％，Cr：1.20～2.5％，P：0.015～0.018％，Al：0.05～0.07％，Ni：0.8～1.25％，Mo：0.3～0.35％，B：0.01～0.08，W：0.08～0.15％，Nb：0.08～0.15％，余量為Fe和不可避免的雜質；2)設計模具根據凸輪軸齒輪的形狀和結構設計液態模鍛模具，包括凹模和凸模，模具凹模內腔直徑為150～210mm，凹模高度180～200mm，凸、凹模單邊間隙0.5～1mm；3)液態模鍛將液態模鍛模具固定于間接擠壓鑄造機上，先將模具預熱至100～200℃，在所述液態模鍛模具凹模內依次涂覆脫模劑和潤滑劑，然后將模具升溫至800～900℃，然后將1100～1200℃的鋼液澆注到所述液態模鍛模具中，澆筑時間5～10s，然后將模具升溫至1250～1300℃，凸模以20～30mm/s的速度下行加壓充型，以100～120MPa的壓力繼續推動凸模對鋼液持續施壓，保持壓力，直至鋼液完全凝固，以130～150MPa的壓力保壓50～60s，出模冷卻，得凸輪軸齒輪坯件，將坯件冷卻至300～400℃，保溫10～15小時；4)正火將所述坯件置于正火爐中，以1.5～2℃/min的速率升溫至680～700℃，再以1.0～1.5℃/min的速率升溫至960～1050℃，保溫2～2.5小時出爐，空冷至室溫，冷卻速度10～15℃/min；5)車削加工采用數控車床對正火處理后的毛坯進行車削加工，進行切邊、沖孔，同步完成坯件孔徑、端面及外圓的加工，孔徑、端面及外圓分別預留1～2mm的加工余量，整體表面粗造度為Ra5～6μm；6)滲碳、淬火將車削加工后的坯件置于加熱爐內，在滲碳劑中以15～20℃/min的速率升溫至900～950℃進行滲碳，滲碳時間2～4小時，將滲碳后的齒輪冷卻至810～850℃，均溫1～1.5小時，然后在80～100℃淬火油中淬火；7)回火將淬火后的坯件送入回火爐中進行回火處理，回火溫度500～550℃，保溫2～4h后，以10℃/min的速度冷卻至室溫；8)磨削加工對回火處理后的坯件的孔徑、端面及外圓進行磨削加工，磨削去除外圓加工余量至表面粗造度為Ra0.6～0.8μm，磨削去除孔徑加工余量至表面粗糙度為Ra0.6～0.8μm，磨削去除端面加工余量至表面粗糙度為Ra0.6～0.8μm；9)拋丸、探傷將磨削加工后的坯件送入履帶式拋丸機進行拋丸處理，用熒光磁粉進行磁粉探傷、超聲波探傷處理；10)磷皂化處理、清理、拋光、涂防銹油將磨削加工處理后的坯件進行磷皂化處理，清理去除表面氧化皮，送入齒輪拋光機拋光，涂覆防銹油，干燥，得所述汽車發動機用凸輪軸齒輪。進一步，步驟6)所用滲碳劑為煤油。另，步驟6)所述滲碳步驟中，滲碳分為起始階段、強滲階段和擴散階段，起始階段的碳勢CP為0.8～0.9C％，強滲階段的碳勢CP為0.9～1.02C％；擴散階段的碳勢0.75～0.5C％，起始階段的時間為0.5～0.8小時，強滲階段的時間1.2～2.5小時，擴散階段的時間為0.3～0.7小時。另有，所述磷皂化處理時間為1～2小時。再，步驟3)所用潤滑劑為玻璃潤滑劑。再有，步驟3)所用脫模劑包括如下重量份的成分：石蠟：20～30份，亞油酸甲酯：10～2本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種汽車發動機用凸輪軸齒輪液態模鍛工藝，其特征在于，所述工藝包括如下步驟：1)冶煉按下述化學成分采用電爐進行冶煉、精煉得鋼液，鋼液出爐溫度為1100~1200℃；其化學成分質量百分比為：C：0.25~0.3%，Si：0.3~0.45%，Mn：0.80~1.15%，Cr：1.20~2.5%，P：0.015~0.018%，Al：0.05~0.07%，Ni：0.8~1.25%，Mo：0.3~0.35%，B：0.01~0.08，W：0.08~0.15%，Nb：0.08~0.15%，余量為Fe和不可避免的雜質；2)設計模具根據凸輪軸齒輪的形狀和結構設計液態模鍛模具，包括凹模和凸模，模具凹模內腔直徑為150~210mm，凹模高度180~200mm，凸、凹模單邊間隙0.5~1mm；3)液態模鍛將液態模鍛模具固定于間接擠壓鑄造機上，先將模具預熱至100~200℃，在所述液態模鍛模具凹模內依次涂覆脫模劑和潤滑劑，然后將模具升溫至800~900℃，然后將1100~1200℃的鋼液澆注到所述液態模鍛模具中，澆筑時間5~10s，然后將模具升溫至1250~1300℃，凸模以20~30mm/s的速度下行加壓充型，以100~120MPa的壓力繼續推動凸模對鋼液持續施壓，保持壓力，直至鋼液完全凝固，以130~150MPa的壓力保壓50~60s，出模冷卻，得凸輪軸齒輪坯件，將坯件冷卻至300~400℃，保溫10~15小時；4)正火將所述坯件置于正火爐中，以1.5~2℃/min的速率升溫至680~700℃，再以1.0~1.5℃/min的速率升溫至960~1050℃，保溫2~2.5小時出爐，空冷至室溫，冷卻速度10~15℃/min；5)車削加工采用數控車床對正火處理后的毛坯進行車削加工，進行切邊、沖孔，同步完成坯件孔徑、端面及外圓的加工，孔徑、端面及外圓分別預留1~2mm的加工余量，整體表面粗造度為Ra5~6μm；6)滲碳、淬火將車削加工后的坯件置于加熱爐內，在滲碳劑中以15~20℃/min的速率升溫至900~950℃進行滲碳，滲碳時間2~4小時，將滲碳后的齒輪冷卻至810~850℃，均溫1~1.5小時，然后在80~100℃淬火油中淬火；7)回火將淬火后的坯件送入回火爐中進行回火處理，回火溫度500~550℃，保溫2~4h后，以10℃/min的速度冷卻至室溫；8)磨削加工對回火處理后的坯件的孔徑、端面及外圓進行磨削加工，磨削去除外圓加工余量至表面粗造度為Ra0.6~0.8μm，磨削去除孔徑加工余量至表面粗糙度為Ra0.6~0.8μm，磨削去除端面加工余量至表面粗糙度為Ra0.6~0.8μm；9)拋丸、探傷將磨削加工后的坯件送入履帶式拋丸機進行拋丸處理，用熒光磁粉進行磁粉探傷、超聲波探傷處理；10)磷皂化處理、清理、拋光、涂防銹油將磨削加工處理后的坯件進行磷皂化處理，清理去除表面氧化皮，送入齒輪拋光機拋光，涂覆防銹油，干燥，得所述汽車發動機用凸輪軸齒輪。...
【技術特征摘要】
1.一種汽車發動機用凸輪軸齒輪液態模鍛工藝，其特征在于，所述工藝包括如下步驟：1)冶煉按下述化學成分采用電爐進行冶煉、精煉得鋼液，鋼液出爐溫度為1100~1200℃；其化學成分質量百分比為：C：0.25~0.3%，Si：0.3~0.45%，Mn：0.80~1.15%，Cr：1.20~2.5%，P：0.015~0.018%，Al：0.05~0.07%，Ni：0.8~1.25%，Mo：0.3~0.35%，B：0.01~0.08，W：0.08~0.15%，Nb：0.08~0.15%，余量為Fe和不可避免的雜質；2)設計模具根據凸輪軸齒輪的形狀和結構設計液態模鍛模具，包括凹模和凸模，模具凹模內腔直徑為150~210mm，凹模高度180~200mm，凸、凹模單邊間隙0.5~1mm；3)液態模鍛將液態模鍛模具固定于間接擠壓鑄造機上，先將模具預熱至100~200℃，在所述液態模鍛模具凹模內依次涂覆脫模劑和潤滑劑，然后將模具升溫至800~900℃，然后將1100~1200℃的鋼液澆注到所述液態模鍛模具中，澆筑時間5~10s，然后將模具升溫至1250~1300℃，凸模以20~30mm/s的速度下行加壓充型，以100~120MPa的壓力繼續推動凸模對鋼液持續施壓，保持壓力，直至鋼液完全凝固，以130~150MPa的壓力保壓50~60s，出模冷卻，得凸輪軸齒輪坯件，將坯件冷卻至300~400℃，保溫10~15小時；4)正火將所述坯件置于正火爐中，以1.5~2℃/min的速率升溫至680~700℃，再以1.0~1.5℃/min的速率升溫至960~1050℃，保溫2~2.5小時出爐，空冷至室溫，冷卻速度10~15℃/min；5)車削加工采用數控車床對正火處理后的毛坯進行車削加工，進行切邊、沖孔，同步完成坯件孔徑、端面及外圓的加工，孔徑、端面及外圓分別預留1~2mm的加工余量，整體表面粗造度為Ra5~6μm；6)滲碳、淬火將車削加工后的坯件置于加熱爐內，在滲碳劑中以15~20℃/min的速率升溫至900~950℃進行滲碳，滲碳時間2~4小時，將滲碳后的齒輪冷卻至810~850℃，均溫1~1.5小時，然后在80~100℃淬火油中淬火；7)回火將淬火后的坯件送入回火爐中進行回火處理，回火溫度500~550℃，保溫2~4h后，以10℃/min的速度冷卻至室溫；8)磨削加工對回火處理后的坯件的孔徑、端面及外圓進行磨削加工，磨削去除外圓加工余量至表面粗造度為Ra0.6~0.8μm，磨削去除孔徑加工余量至表面粗糙度為Ra0.6~0.8μm，磨削去除端面加工余量至表面粗糙度為Ra0.6~0.8μm；9)拋丸、探傷將磨削加工后的坯件送入履帶式拋丸機進行拋丸處理，用熒...
【專利技術屬性】
技術研發人員：甘元，張添鑫，陸以春，陳波，易立，王正國，
申請(專利權)人：江蘇保捷鍛壓有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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