[发明专利]一种非调质制动凸轮轴及其制造方法

说明书

本发明涉及一种非调质制动凸轮轴及其制造方法，包括下料→感应加热→预锻→终锻→切边→校直→控制冷却→机加工→表面感应淬火和回火。采用Φ25～60的F45MnVS棒料，通过锻造工序对工件的凸轮部位局部进行锻造；在校直工序后，将工件分散悬挂于以一定速度前进的冷却线上，对凸轮部位进行吹风冷却，使凸轮部位以2.5～5℃/s的冷却速度冷至500～600℃；然后放入料箱集中冷却，以小于1.8℃/s的冷却速度缓慢冷却至室温。机加工后采用表面感应淬火的方式对工件整体进行处理，控制有效硬化层深在0.25～0.3r；最后在4h内进行200℃回火2h，得到所述凸轮轴。所述凸轮轴具有较好的组织均匀性和较高的力学性能。

技术领域

本发明涉及一种锻件及其制造方法，具体是一种制动凸轮轴及其制造方法。

背景技术

近年来，汽车工业朝着轻量化、高性能、低排放和低成本的方向发展，非调质钢以其节能、减排、低成本、性能优越而日趋广泛用于汽车锻件。制动凸轮轴是鼓式制动系统中的主要配件之一，要承受一定的扭矩，驱动制动蹄制动要求凸轮轴具有良好的力学性能。目前，制动凸轮轴大多采用调质钢制造，其繁琐的调质、校直等工序，生产成本高、能量消耗大，加剧了环境污染，且存在淬火变形、开裂等质量问题，与汽车工业发展中的节能减排不相符。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种制动凸轮轴，采用非调质钢制造，可以简化工艺，提高凸轮轴的力学性能，并实现良好的经济效益和社会效益。

所述非调质制动凸轮轴的制造方法，包括：下料、感应加热、预锻、终锻、切边、校直、控制冷却、机加工、表面感应淬火和回火。

所用材料为Φ25～60的F45MnVS棒料。通过预锻和终锻工序对工件的凸轮部位局部进行锻造；预锻加热温度为950～1250℃，终锻温度为850～1050℃；工件切边后的温度约为820～1000℃，工件校直后的温度约为780～960℃。所述校直工序后，将工件分散悬挂于以一定速度前进的冷却线上，采用旋转吹风的冷却方式，对凸轮部位进行吹风冷却，使凸轮部位以2.5～5℃/s的冷却速度冷至500～600℃；然后放入料箱集中冷却，以小于1.8℃/s的冷却速度缓慢冷却至室温。对上述工件控制冷却后进行必要的机加工，并采用表面感应淬火的方式对工件整体进行处理，控制有效硬化层深在0.25～0.3r；完成所述感应淬火工序后，在4h内进行200℃回火2h，得到所述凸轮轴。

所述感应加热的加热温度设为950～1250℃，适宜的加热温度，微合金元素能够充分固溶于奥氏体，实现弥散析出强化。加热温度过高，会造成高温下奥氏体晶粒粗大，力学性能下降。

所述控制冷却工序采用旋转吹风的冷却方式，以2.5～5℃/s的冷却速度冷至500～600℃，主要作用是使工件在较大的过冷度下均匀冷却，细化珠光体层片间距，抑制先共析铁素体在原奥氏体晶界以网状形式的析出，防止贝氏体的产生，增强凸轮轴的强韧性。由于旋转吹风获得的组织较为均匀，有利于后续的切削加工和避免感应淬火变形、开裂等问题,并可进一步提高疲劳性能等。然后放入料箱集中冷却，使工件以小于1.8℃/s冷却速度冷却至室温，可以让过冷奥氏体向铁素体和珠光体组织充分转变，获得细小的晶内铁素体和细小的珠光体组织，增强凸轮轴的强韧性。

所述表面感应淬火的强化方式，能够在表面快速形成较高的残余压应力，抵消掉部分扭转应力，控制有效硬化层深在0.25～0.3r，将薄弱的拉应力区移向低应力的中心方向，从而大幅度提高扭转疲劳强度。及时回火能够释放部分残余应力，降低脆性，提升凸轮轴的塑韧性。

采用上述方法制造得到的非调质制动凸轮轴，包括凸轮轴头部和杆部，为整体实心结构，由同一种材料局部加热锻造而成，杆部性能一致，凸轮轴头部强度高于杆部；经感应淬火和回火后，表面硬化层为回火马氏体，心部为珠光体和铁素体，整体具有较高的强韧性。