[发明专利]一种电解磨削复合加工渗碳凸轮轴的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及磨削工艺，具体涉及一种电解磨削复合加工渗碳凸轮轴的工艺。

背景技术

渗碳凸轮轴磨，为经渗碳淬火处理后的钢件，其制造主要工艺过程为：粗车→铣凸轮→渗碳→精车→淬火→磨凸轮→探伤。

在磨削的过程中经常出现会磨削裂纹。其磨削裂纹属于典型的表面裂纹，其裂纹形式主要是横向裂纹、网状裂纹，裂纹的垂直深度约0.4mm横向裂纹沿凸轮轴向裂开，多发生在凸轮升程段，即凸轮曲率半径较小的地方；网状裂纹则在整个凸轮表面毫无规律的分布，其网格大小与裂纹的深浅有关，裂纹越浅，网格越小。磨削裂纹的存在将极大的影响凸轮轴的使用。

因此找出裂纹原因及采取相应的预防措施是及其重要的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种电解磨削复合加工渗碳凸轮轴的工艺。所述工艺正确选择组合参数，通过一系列的研制和试验工作，反复推敲、探索，对所有的参数反复组合、修正，使各个组合在一起的参数互相匹配，使加工部分热效应小，工件表面无热影响层，不产生残余应力，防止了裂纹的产生，满足了产品质量要求。改进后的工艺发生裂纹的概率不超过1%，收到了显著的效果。

为了解决以上技术问题，本发明采用了以下技术方案

一种电解磨削复合加工渗碳凸轮轴的工艺，其工艺流程包括：粗车→铣凸轮→渗碳→精车→淬火→磨凸轮→探伤，其特征在于：

所述磨凸轮采用电解磨削复合加工，电解磨削复合加工工艺为：

电解液成分为：亚硝酸钠4·5%、硝酸钠0.2-0.4%、磷酸氢二钠1.5-1.8%、四硼酸钠1.4-1.8%、其余为水；电解液温度20-30℃；电解流量为2-5L/min

电压10-20V；电极间隙0.03-0.1mm；电流密度30-40A/cm2；

工件转速50-80mm/min；砂布轮周速30-50m/s；；砂布粒度180-320#；接触压力0.1-0.3MPa；

砂布轮选用直径20-30mm；砂布轮宽度选为50-60mm。

其中，优选：电解液成分为：亚硝酸钠4%、硝酸钠0.2%、磷酸氢二钠1.5%、四硼酸钠1.4%、其余为水；电解液温度20℃；电解流量为2L/min

电压10V；电极间隙0.03mm；电流密度30A/cm2；

工件转速50mm/min；砂布轮周速30m/s；；砂布粒度180#；接触压力0.1MPa；

砂布轮选用直径20mm；砂布轮宽度选为50mm。

以下对本发明进行详细说明：

本发明经过大量的研究发现，磨削因素是凸轮磨削裂纹产生的重要原因。

影响磨裂的磨削因素主要是其工艺参数的选择是否合理，能否有效地降低磨削热。凸轮表面在磨削前硬度是58～62HRC，其组织主要是回火马氏体和少量的残留奥氏体。在磨削时产生大量的磨削热会使工件表层金属超过相变温度，砂轮离开后瞬间又迅速冷却，就产生二次淬火，最外层的残留奥氏体组织转变成淬火马氏体，比体积增大，促使最外层膨胀，但受到内层金属的牵制，因此最外层受到压应力；内层金属温度略低，二次淬火后的淬火马氏体转变成回火马氏体或索氏体，比体积减小，受到拉应力因此，影响凸轮表面质量的是残余拉应力。同时，在磨削过程中，凸轮表面在大量的磨削热作用下，可使外层完全处于没有内应力的塑性状态，体积膨胀。

随着磨削过程的结束，外层金属将由完全的塑性状态。过渡到弹性状态随着温度的降低，塑性减小，弹性增大，体积缩小，这层金属迅速冷却时体积缩小得更快些，这样便受到内层金属的牵制，同时也受到了不能恢复弹性状态的外层金属的牵制，结果使外层金属中产生相当大的残余拉应力，甚至能超过材料的强度极限而产生磨削裂纹。

通过分析，组织转变产生的拉应力和热变形产生的拉应力的综合作用是磨削过程中产生裂纹的主要原因，但这两者又都是磨削时产生的瞬间高温所引起的。这也不难解释在磨削中产生的凸轮表面裂纹一般出现在曲率半径较小的部位，因为该地方产生的磨削热量大，散热条件差预防裂纹的措施。

在此基础上，本发明通过研究，采用电解磨削复合加工工艺并对其工艺参数进行研究，进行磨削时加工部分热效应小，工件表面无热影响层，不产生残余应力，从而解决了上述问题。电解磨削复合加工工艺的具体说明如下：

（1）电解液