摩托车凸轮轴生产制造工艺研1 - 图文

织中对磨粒磨损有影响的相主要是高硬度的碳化物，特别是由坯件组织带来的残余渗碳体呈较大块状和条状，在凸轮的磨损过程中从凸轮表面脱落，形成磨粒，加速凸轮的磨损过程。

小结：

通过已有的实验数据与分析，影响凸轮轴工作寿命的主要性能指标是凸轮淬硬层的表面硬度值。影响凸轮轴工作寿命的主要显微组织是马氏体、残余奥氏体及碳化物，它们的数量、形态、分布决定了凸轮轴的工作寿命。为了保证凸轮轴的工作寿命，我们在坯件生产中应尽可能避免残余渗碳体的存在，在高频淬火中，应避免各种淬火缺陷引起的硬度不足。

5凸轮轴坯件生产工艺控制的重点和难点

从第2章的缺陷统计资料表明，凸轮轴坯件缺陷发生频次最多的前五位是整个凸轮轴的缺陷重点而需要加以控制的，找出影响产生这些缺陷的主要工艺环节和因素，就能够有针对性地进行控制、改进和优化，凸轮轴坯件缺陷产生的主要工艺过程有铸造工艺和热处理工艺。 5.1凸轮轴坯件的铸造工艺控制要点 5.1.1工艺控制要点

（1）烘炉时炉衬必须缓慢加热烘烤，并保证彻底烘透而又不开裂。 （2）加料时应先加与柑祸内径相近的大块金属料(引炉块)作为开炉块，然后加入熔点较低而又元素烧损少的炉料，再加其它炉料，合金一般最后加。

（3）熔炼时先要低压供电，以预热炉料，然后提高功率，至铁水温度符合要求后，或停电扒渣出炉，或降低电压进行保温，这样可较为精确的控制和调节铁水温度。

（4）配料计算时，应掌握原材料的来源、质量及主要化学成分，凡不符合要求的原材料不能投入生产。

（5）生铁、废钢、回炉铁、合金应经检选后使用，严禁用合金钢代替废钢使用，使用前将原材料碎成小块。

（6）浇注中途不得停浇，以免发生渣孔、豆水、浇不足等缺陷。 （7）浇注时铁水从出炉到浇注完毕，应控制在15min以内，以免因时间太长而孕育衰退，或铁水流动性降低而浇不足，残余铁水必须倒掉。

（8）落砂时间70型必须控制在8—10min，125型必须控制在10—12min，以避免初生石墨的析出而导致产品报废。

（9）落砂后应该马上扒散激冷，以尽可能的白口化。

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5.1.2工艺控制重点和难点

（1）凸轮轴坯件前十位的缺陷中，属于铸造缺陷的只有化学成分超差和枝晶状石墨，从枝晶状石墨、点状石墨及其它铸造石墨缺陷产生的工艺因素来看，在可锻铸铁的生产中，主要与铁液的化学成分及孕育不良有关。所以，对配料和孕育工序的控制，是控制凸轮轴坯件铸造缺陷的关键。

（2）在孕育剂的用量和孕育的时间上的控制上，要防止孕育衰退和孕育过度，前者会造成石墨化退火中石墨化的困难，后者会导致铸态石墨等缺陷的出现。

（3）配料是凸轮轴坯件工艺控制的难点所在，因为在凸轮轴坯件实际配料熔炼生产中，废钢的加入量是60kg，按照要求是低碳钢，由于废钢的来源比较复杂，在实际分选过程中有可能混入一些高碳钢甚至合金钢；另外，在激烈市场竞争的导向下，选用低成本的生铁是企业必然的选择，如嘉陵公司现在就使用了旺昌的214生铁代替原本溪生铁，由于不同产地生铁质量的差异，给配料计算的准确性造成相当大的难度。 5.2凸轮轴坯件的热处理工艺

第一阶段石墨化退火

现在以JH70型和JH125型的石墨化退火工艺为例，如图5.1

JH70型 JH125型 图5.1 石墨化退火

第一阶段石墨化退火的目的是使凸轮轴白口生坯中的共晶碳化物不断溶入奥氏体而逐渐消失，同时团絮石墨逐渐形成。

第二阶段退火

凸轮轴低温石墨化退火工艺如图5.2

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图5.2凸轮轴低温石墨化退火工艺

对凸轮轴坯件的第二阶段退火工艺来说，它不同于常规意义上的低温石墨化退火，其目的只是将基体中以片状珠光体为主的组织通过在共析转变温度附近的保温部分球化，以达到降低凸轮轴坯件硬度，提高机械加工性能的目的，所以，退火温度的选择比较低，鉴于对凸轮轴低温退火工艺的控制难度很大，从珠光体低温退火的目的，无非是要获得良好的机械加工性能和良好的高频淬火性能，结合第一阶段石墨化退火后冷却不良出现二次网状碳化物情况，我们考虑采用调质处理来代替第二阶段的低温回火工艺。从机械加工性能来看，以回火氏体为基体的凸轮轴具有介于以片状珠光体和以粒状珠光体为基体组织的凸轮轴坯件之间，而且，由于回火索氏体较粒、片混合组织有更好的均匀性，对刀具的磨损较小，有利于机械加工。从工艺性来看，由于采用了调质工艺，凸轮轴坯件的硬度值变得容易控制，对工艺控制精度的要求大大降低，便于在大批量生产时保证坯件质量。从高频淬火性能来看，由于在高频淬火前的坯件基体组织为调质组织，回火索氏体相对片状珠光体和粒状珠光体而言，有更高的弥散性，因而有更好的向奥氏体转变的条件，即使在很大的加热速度下，索氏体向奥氏体的转变也可以在较小的过热度下迅速完成，这就给高频淬火工艺参数的选择创造了有利的条件，可以在较高的加热速度下缩短加热时间，以提高淬火机工作效率而又能够保证淬火硬度。

5.2.1热处理工艺要点

（1）入炉前应检查电源、仪表、冷却水是否正常，热电偶是否接触炉壁，滴油系统是否畅通。

（2）高温石墨化退火，返工品正火，采用料筐堆装;低温退火及返工品高温回火采用专用夹具装入料格内，不能堆放。

（3）装炉后应柠紧炉盖，启动风扇，炉温升至800℃，滴入煤油巧卜200滴/min，并打开废气管点燃废气。

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（4）出炉时应先关煤油，出炉后应迅速将堆放的产品散开，风冷采用大功率风扇强制冷却至室温，空冷采用自然冷却至室温。

（5）炉温应每月校检一次，以保证炉温及仪表的准确，校检及运行纪录应由专人保管备查。

（6）操作中应严格遵守工艺规程，不得擅自缩短或延长保温时间，引起石墨化不良。

5.2.2热处理工艺控制重点和难点

（1）通过前面的讨论可知，凸轮轴坯件的石墨化退火质量直接影响坯件的机械加工性能和最终热处理性能并对凸轮轴的工作寿命有直接的影响，控制产生缺陷的工艺环节是凸轮轴石墨化退火工艺控制的重点。

（2）凸轮轴坯件缺陷中，珠光体粒状与片状比例不良、残余共晶碳化物、二次网状碳化物都是石墨化退火过程产生的坯件缺陷;其中，残余共晶碳化物和二次网状碳化物是第一阶段石墨化退火不良产生的缺陷，而作为以获得合理珠光体粒、片比例为目的的第二阶段低温退火，珠光体粒状与片状比例不良显然是其主要缺陷。

（3）在第一阶段石墨化退火工艺过程中，影响退火后残余共晶碳化物量的因素主要是退火温度、保温时间和装炉量，退火温度偏低、保温时间不足、装炉量过大都会造成退火后的残余共晶碳化物量增高;所以，这些都是需要重点控制的要素，应严格按工艺要求执行:而产生二次网状碳化物的原因主要是退火后的冷却速度太慢引起，应该及时扒散风冷以确保冷却良好。

（4）在第二阶段低温退火工艺过程中，影响珠光体粒、片比例的要素有退火温度、退火保温时间和装炉量，当退火温度偏低、退火时间不足或装炉量过大都会使片状珠光体的球化过程延缓，从而使退火后的粒状珠光体量不足，反之，又会使片状珠光体量不足，影响高频淬火性能。所以，对工艺过程应严格按照工艺卡片的规定进行控制。

（5）凸轮轴坯件中共晶碳化物的分解除受到工艺参数的影响外，还受到坯件化学成分的影响，特别是凸轮轴化学成分中硅含量的影响，为了在铸造时抑制铸态石墨的析出，得到全部白口的基体组织，凸轮轴坯件的化学成分中硅的含量设计值在可锻铸铁中偏低，为1.0%一1.6%，低于常规的1.3%一2.0%，在实际工艺操作中，如果硅含量偏下限，甚至低于规定值，就会造成第一阶段石墨化退火在正常工艺时间内无法完成，残余共晶碳化物量超差;所以，如果不针对铸造后生坯的化学成分进行适当的工艺调整，靠正常工艺控制来保证凸轮轴第一阶段石墨化退火的质量是无法完全实现的。

（6）对于第二阶段低温退火工艺而言，要控制珠光体粒状与片状的比例，

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