典型零件的热处理工艺设计案例（3）

伯龙马

       如题
       典型零件的热处理工艺设计案例（3）
       凸轮轴的热处理工艺设计
       1. 凸轮轴的热处理工艺分析
     （1）凸轮轴的失效分析  
       1）由于凸轮轴工作时，其凸轮处承受周期性挤压应力，导致凸轮表面产生麻点，甚至表面剥落而失效。
       2）因凸轮与挺杆体反复周期接触而产生滑动摩擦，使凸轮尖部严重磨损失效。
     （2）凸轮轴主要性能要求  汽车拖拉机用内燃机凸轮轴，由于凸轮-挺杆间的接触应力较大，因此，要求具有良好的耐磨性和抵抗点蚀的能力以及适宜的硬化层深度，以防硬化层剥落。
     （3）凸轮轴选材要点  由于凸轮轴的使用条件及工况不同，则对材料要求也不同。目前，汽车拖拉机和柴油机用的凸轮轴材料有钢和球墨铸铁两种。其中，钢的牌号包括碳素调质钢45和20号和20CrMnTi渗碳钢以及QT900-2球墨铸铁等。
     （4）凸轮轴的热处理  凸轮轴的预备热处理工艺：球铁和合金铸铁凸轮轴采用去应力退火；钢制凸轮轴多采用正火或调质。其最终热处理：球铁和合金铸铁凸轮轴采用贝氏体等温淬火和氮碳共渗；低碳钢制凸轮轴采用渗碳淬火、回火；中碳钢采用感应加热淬火、回火等。
        2. 典型凸轮轴的热处理工艺设计
        以铬钼合金铸铁制凸轮轴为例，对其进行热处理工艺设计。
      （1）铬钼合金铸铁典型成分  成分由（质量分数）：3.2～3.4% C； 1.9～2.1% Si; 0.7～0.9% Mn;＜0.1% P;≤0.01% S；0.9～1.1%Cr; 0.4～0.6%Mo等组成。
      （2）铬钼合金铸铁制凸轮轴加工路线  铸造毛坯→加工中心孔→中频感应加热淬火→粗磨→精磨→校直→清洗→离子氮碳共渗→抛光。
      （3）主要技术要求  氮碳共渗层深度为0.10～0.15mm；表面硬度≥860HV。
      （4）热处理方法及工艺参数设计  
       1）工艺方法：铬钼合金铸铁制凸轮轴在LD-75A离子氮化炉中进行氮碳共渗，采用竖直插入式装夹，装炉量为300根/炉。
       2）主要工艺参数：共渗温度为550～600℃，时间为2.5～4h；氨气供给量0.6～1.5L/min,丙烷气供给量为5～15mL/min；炉内压力为1500～2200Pa；电压为500～800V，电流为20～80A；冷却方式为真空炉冷。
   （5）处理结果  化合物层深为0.008～0.016mm，扩散层深大于0.20mm。