[发明专利]高性能摩托车发动机粉末冶金换挡凸轮及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种换挡凸轮及其制造方法，更具体地说，本发明涉及一种采用粉末冶金方法制造的摩托车发动机粉末冶金换挡凸轮及其制造方法。

背景技术

摩托车发动机换挡凸轮用于摩托车换档，现在一般将驱动齿轮和换挡凸轮组装在一起，由驱动齿轮驱动换挡凸轮实现换档。摩托车发动机换挡凸轮既要保证一定的强度和抗疲劳性能，同时驱动齿轮轮齿、换挡凸轮的凸轮外壁等有相对运动的表面还应具有较好的耐磨性。实际使用中，现有技术的摩托车发动机换挡凸轮存在着下列缺陷：驱动齿轮、换挡凸轮一般为中碳钢或合金钢，经过加工、热处理而成，零件加工量大，材料浪费也较多；为了保证摩托车发动机换挡凸轮的强度、抗疲劳性能和耐磨性，现有技术采用了热处理工艺，将驱动齿轮、换挡凸轮进行热处理后达到较高的硬度，但较高硬度的驱动齿轮、换挡凸轮的内应力较大，特别是驱动齿轮，相邻轮齿的齿根之间采用平面连接，轮齿齿侧面与齿根的平面相交处为尖角或有较小的过渡圆角，容易产生应力集中，如果轮齿处理后的硬度较高，则轮齿齿根处就产生较大的应力集中，极易导致驱动齿轮齿部的断裂失效；而如果通过降低热处理后制品硬度来减少驱动齿轮齿根处的应力集中，则会导致驱动齿轮轮齿不耐磨，摩托车发动机换挡凸轮的使用寿命较短。因此，怎样通过有效的方法既能保证摩托车发动机换挡凸轮的强度、抗疲劳等机械性能，又能保证其耐磨性，同时又能解决驱动齿轮齿根的应力集中问题，一直是研究的课题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种材料利用率高，既能保证摩托车发动机换挡凸轮的强度、抗疲劳等机械性能，又能保证其耐磨性，同时又能解决驱动齿轮齿根的应力集中问题的高性能摩托车发动机粉末冶金换挡凸轮及其制造方法。

本发明通过下述技术方案实现技术目标。

高性能摩托车发动机粉末冶金换挡凸轮，为阶梯轴类零件，包括位于同一轴线上、依次排列的支承轴颈、换挡凸轮、驱动齿轮安装轴颈；其改进之处在于：还包括驱动齿轮，所述驱动齿轮位于换挡凸轮、驱动齿轮安装轴颈之间，是与支承轴颈、换挡凸轮、驱动齿轮安装轴颈为一体、以粉末冶金为主体的整体结构；相邻所述驱动齿轮轮齿齿根之间圆角过渡；所述支承轴颈外壁、换挡凸轮的凸轮外壁、驱动齿轮安装轴颈外壁、驱动齿轮轮齿外壁设有耐磨复合层。

本发明进一步的技术方案在于：所述驱动齿轮横截面呈扇形。

本发明另一种进一步的技术方案在于：所述耐磨复合层为稀土化合物复合层。

本发明更进一步的技术方案在于：所述耐磨复合层的厚度为0.2-2.2mm。

上述方案中，所述粉末冶金的组分是（按重量百分比）：0.9～1.5% C、1.1～1.5% Cu、1.1～2% Ni、3.1～4% Ti、0.3～0.8%硬脂酸锌，其余为Fe粉。

所述高性能摩托车发动机粉末冶金换挡凸轮的制造方法，包括混合、搅拌、压制、烧结、加热、热锻、整形加工、化学浸渗工序，所述工序具体如下：

（1）将粒度≥115目的权利要求5所述粉末冶金气门座组分中的原料按重量百分比配料；

（2）将以上原料放入密闭容器内，搅拌混合均匀，形成合金粉末；

（3）将上述合金粉末填充到预制模中，用6.6～7.5tf/㎝2的压力下压制成坯料；

（4）将上述压制成形的坯料用1110～1150℃的高温烧结，并在还原性气体中保温2～2.5h，然后，通过水套冷却至室温；

（5）将上述制品加热至1140～1160℃；

（6）将上述制品放入模具中热锻；

（7）对上述制品整形加工；

（8）采用化学浸渗法在上述制品的表面形成稀土化合物复合层。

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：

1、         相邻驱动齿轮轮齿齿根之间圆角过渡，显著减少了驱动齿轮轮齿齿根的应力集中。

2、         采用粉末冶金工艺制备，只需少量机械加工，材料利用率高，节省工时和材料成本。

3、         粉末冶金中Ti加入后，Ti能与Fe形成单相固溶体，从而强化基体，提高基体的耐磨性和耐蚀性。

4、         粉末冶金中由于Ti的加入，减少了Cu、Ni等较贵重有色金属的用量，制品的强度、耐高温、耐磨、耐腐蚀等性能基本相同，但由于Ti比较廉价，大大降低了制造成本。