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            修復凸輪軸的方法

            發布者: admin 發布時間:2019-11-20 14:56 閱讀:

              專利名稱:修復凸輪軸的方法
              本發明涉及機械修理,特別是涉及到凸輪軸的修復方法。在修復火花點火發動機和柴油機的鋼制或鑄鐵制凸輪軸的工作中,可以找到本發明的應用之處。
              某些機器組件上的磨損只是限于工作中承擔負荷的個別表面。例如,汽車發動機進排氣閥門傳動中的凸輪軸,其磨損則是局部集中在凸輪上,而支承軸頸處實際上不受影響。
              已知的修復磨損凸輪軸的方法是按相等于凸端的磨損量,磨削去輪基部,然后延周向包上鋼帶再磨削成形(參見日本專利第5,247,094號1977年77-383期公報,4/1輯)。
              盡管耗費勞動,但上述方法難以保證被修復零件的可靠性,也不能用于修復凸輪軸的支承軸頸以及磨損嚴重的凸輪。
              另外,也知道還有一種修復內燃機進排氣閥門傳動裝置的方法。其中包括把凸輪軸的磨損表面加工到一個修理尺寸,然后在凸輪軸軸承支撐孔中鑲入襯套。(參見《嘎斯汽車發動機維修》,“Remont dvigatelei avtomobilei GAZ”Shneider G.K.Gorky Publishers出版,1955年)然而,這個方法對于修復嚴重磨損的凸輪也是不合適的,無法保證被修復凸輪的可靠性,因為在加工過程中,凸輪不再具有耐磨的外層,耐磨層被磨削掉了。這里的加工制作及鑲入襯套都是耗費勞動的工作。
              進一步所知的修復凸輪軸的方法是采用火焰噴燃。(參見B.I.maximovitch等著“瓦茲牌汽車發動機配油機構磨損零件的氣熱焊補”,“Gazotermicheskoe napylenie iznoshennykn detalei mekhanizma gazoraspredelenia dvigateleiavtomobilei VAZ”-載于“Avtomobilnaya Promy-Shlennost”《汽車工業》雜志1983年第7期)整個過程是這樣的,把磨損的凸輪加工到一給定的外徑尺寸,然后利用火焰噴槍把自融合合金粉末熔化以后堆焊在凸輪上。堆焊層的厚度為2.5到3毫米。凸輪軸的第二和第四支承軸頸也用同樣的方法來修復,堆焊層厚度僅為0.3或0.4毫米。修復八個凸輪和兩道支承軸頸的材料需要量為120到150克,所用時間為10到15分鐘。凸輪軸修復完畢冷卻到室溫之后,在校直機上進行校直,校直時,以中間支承軸頸為基準面。而后把修復起來的凸輪和支承軸頸在仿型磨床或外圓磨床上進行磨削加工。按上述工序修復凸輪費用是高的,昂貴的合金粉末需要量是很大的,機件表面的預處理準備工作以及修復,磨削加工支承軸頸也是耗費勞動的工作,因為在加工合金粉末的實際工作中,要經歷許多的困難。為應付工作的需要,還要有附加的外圓磨床。對于修復凸輪軸的第一、第三、和第五支承軸頸,該方法則是不能用的。
              另一種在此領域已知的方法是利用鋼電焊條來焊補修復鋼制凸輪軸的磨損表面,而后淬火強化和磨削加工。(參見《拖拉機維修》“Remont traktorov”,Pogorely I.P.等著。OTIZ.Selkhos State出版1948。)。在焊補修復之前,凸輪經過粗加工,為了消除凸輪軸因為淬火強化而引起的變形,必須把支承軸頸磨削加工到修理尺寸,從而消除凸輪軸變形,同時使軸頸得到修復。但這樣還需要制造附加零件,因此,這個方法既費工又費料。
              還有一種在這個領域已經公知的方法,其中利用鋼電焊條進行埋弧焊來修復金屬零件(參見V.A.Nalivkin“集中修復零件的自動熔接與焊接方法”,“Tsentralizovannoe vosstanovlenie detalei avtomaticheskoi naplavkoi i svarkoi”,Privolzhskoe出版Saratov1965年)
              該方法的實施過程分幾個階段,如下所述清除掉機件原來使用所留下的污物后,檢查機件的缺陷(缺口、孔洞、裂縫、磨損痕跡),這些缺陷會影響機件的尺寸,形狀和機械性能。
              進行表面的預處理工作,其中包括校正和修復加工基準表面,并且把每一機件用固定器固牢以進行修理工作。
              然后,對所有磨損表面進行焊補,機件的焊補或者是在“冷態”下進行或者是在被加熱的狀態下進行。
              接著而來的是進行第一次熱處理,熱處理的意圖是要使焊補過程中所形成的內應力釋放。這里所用的熱處理或者是退火,或者是正火。
              下一步,則是機加工,包括堆焊層的粗車和精車、磨削、修平和鉆孔。有時,在修復之后還要進行矯直,或者更頻繁些,在熱處理后再進行一次矯直。
              接著,經過回火硬化、退火和正火熱處理之后再進行機加工。
              最后進行粗磨和精磨加工,精密鏜孔、鉆孔或類似加工,也包括各種精細的磨削處理過程,比如進行珩磨和拋光。
              上述的修理過程普遍通用于鋼制機件的修復,特別是用于修復轉動機件的外形。
              帶有任何磨損量的任意表面都可以采用埋弧焊的辦法來修補。當磨損量很小時,必須從磨損表面上去掉一些金屬,以使堆焊金屬的厚度達到足夠。通常情況下,采用高頻淬火的熱處理方法獲得機件的硬度。而采用合金鋼焊條則可使堆焊的金屬層達到所需的強度。然而,該方法所用的金屬,其價格是高的,投入的機加工耗費勞動,而修復的機件表面其耐磨性卻是低的。
              本發明的主要目的是要提供一種修復凸輪軸的方法,在這種方法中,通過改進的工藝技術,而保證其修復的產品質量如同新的一樣。
              該修復凸輪軸的方法包括有,用鋼來堆焊磨損的表面,進行熱處理以消除應力,矯直,進行熱處理來增加強度,以及進行磨削加工。通過這樣一個實際的過程,本發明的目的得以實現。按照本發明,焊補修復工作僅限于那些磨損量超出允許限度的凸輪表面,經過焊補修復之后的凸輪上,堆焊層在尺寸上稍有盈量,在經過消除應力的熱處理和矯直之后,經過修補的凸輪和那些保持原狀未動的凸輪都被磨削加工到一個修理尺寸,然后,對凸輪軸進行滲氮處理,使其進一步提高強度,并且再次進行矯直。
              在這里,利用鋼電焊條來焊補修復鑄鐵凸輪軸是有利的,通過600℃-610℃的溫度,3-3.5小時的熱處理使鑄鐵凸輪軸消除應力也是適宜的。
              這里所揭示的修復凸輪軸的方法所用材料的消耗量最少,并且使凸輪軸鑄鐵和鋼表面之間的結合得以成功。滲氮處理使凸輪的鑄鐵和鋼表面強度性能變得均勻相等。并且,滲氮處理在增加凸輪強度的同時,也可以修復凸輪軸的支承軸頸。
              這里所揭示的修復凸輪軸的方法所需的勞動量是制造新凸輪軸工作所需的一半。并且在這個方法中可使得再生金屬得到利用。
              現在通過參考附圖,采用舉例的方法來描述本發明適宜的實施方案。
              圖1所示為一將要被修復的凸輪軸。
              圖2所示為一已按本發明的方法,堆焊修補的凸輪。
              圖3所示為一已按本發明磨削加工的凸輪。
              圖4所示的是堆焊的鋼表面與凸輪的鑄鐵表面之間的接觸區。按本發明的方法,凸輪外表面上有一層碳氮化合物。
              舉例來說,讓我們考慮一根鑄鐵凸輪軸的修復方法。如圖2所示,經過一段時間的使用之后,五個凸輪2已經磨損,其磨損量超過允許限度 (C1 - C2)/2 ,三個凸輪3的磨損量則少于 (C1- C2)/2 ,這里,C1是新凸輪的基圓直徑,C2則是凸輪取修理尺寸時的基圓直徑。
              由于凸輪軸的運行狀況所決定,每個支承軸頸4(圖1)上的磨損是均勻的,其量不超過0.01毫米,對于這類凸輪軸,支承軸頸4上的最大磨損量也不超過0.03毫米。
              在清洗凸輪軸的工作過程里,把中心孔室5和6在車床上進行修理加工(圖中未示)。
              然后,把上述的五個凸輪2用鋼電焊條在氣體保護下進行堆焊修補,保護氣體由一臺半自動化的堆焊設備供給。堆焊只是在磨損區域內點7和點8之間進行,堆焊量超過 (C1- C2)/2 (圖2)。事實上,堆焊修補僅限于在凸輪2上的磨損區域內進行,使熔焊合金的用量減到了最少,在這種情況下,焊接所傳入的熱量也減到了最少,結果鑄鐵凸輪軸1(圖1)的延展性不會受到影響。
              凸輪3的磨損量小,完全不進行堆焊修補,這樣,節約了更多的熔焊合金。
              為了消除在加工制作過程中凸輪軸所產生的內應力(例如,這可以是是高頻淬火應力)和以前工作過程中產生的疲勞應力以及由于修復凸輪2所產生的應力,凸輪軸在立式加熱爐中處于氣體保護狀態下經過3-3.5個小時600℃的熱處理并且冷卻。這些消除應力的條件防止了凸輪2鑄鐵部分與鋼部分內接觸表面的開裂,并且維持凸輪軸1的延展性不變,從而凸輪軸可以被矯直到符合尺寸精度。
              變形在矯直壓力機上被消除。
              經過矯直之后,凸輪2和3在一臺半自動仿形磨床上被磨削到修理尺寸C2(圖2,3)。在磨削中,必須注意保持修理尺寸C2的凸輪升程H等于其原值(圖3)。在選定該修理尺寸時要適當考慮閥門的傳動件結構,從而既避免再制作附加的閥門挺桿傳動組件,也不會減少發動機的動力輸出。
              矯直后的凸輪軸利用立式加熱爐在氨氣和放熱型氣體的混合物中進行滲氮處理。
              在滲氮過程中,一層碳氮化合物9(圖4)在凸輪2(圖2)的表面上形成,從而為鑄鐵表面10與鋼表面11提供了相同的強度性能。
              如圖中所示,由于碳和氮的加入,在凸輪軸的徑向復上了一層滲氮表面,這實際上也就可把支承軸頸修復而使其到達尺寸要求。
              凸輪軸1(圖1)在滲氮過程中所產生的變形在矯直壓力機上給予消除。
              依照本發明所述的方法修復的凸輪軸完全符合新凸輪軸的技術要求,并且有至少125000公里的使用壽命。
              用本發明所述方法修復凸輪軸所需的勞動工作量是用相似設備制造新凸輪軸的一半。
              權利要求
              1.一種修復凸輪軸的方法,其包括用鋼堆焊磨損表面,通過熱處理以釋放凸輪軸的應力,矯直,以及通過熱處理使凸輪軸強化,并進行磨削加工;特點在于,僅對那些磨損量超過允許限度的凸輪(2)的表面進行堆焊,進行堆焊修補時,這些表面堆焊上的金屬層厚度比凸輪軸完全修理完畢之后的尺寸稍有過盈,經過釋放應力的熱處理和對凸輪軸(1)進行矯直之后,把經過修補的凸輪和保持原狀未動的凸輪(2、3)都磨削加工從而達到修理尺寸,然后,對凸輪軸(1)進行滲氮處理以使其強度進一步提高,并再次進行矯直。
              2.如權利要求
              1所述的修復凸輪軸的方法,特點還在于用鋼電焊條對鑄鐵凸輪軸上磨損量超過允許限度的局部區域進行堆焊修補。
              3.如權利要求
              1所述的修復凸輪軸的方法,特點還在于,鑄鐵凸輪軸釋放應力的熱處理在600-610℃溫度條件下進行3-3.5個小時。
              專利摘要
              修復凸輪軸的方法,可用來修復火花點火發動機和柴油機的鋼制及鑄鐵制凸輪軸。該方法包括僅對磨損量超過允許限度的凸輪表面進行堆焊,堆補上的金屬層厚度比完全修理完畢的尺寸稍有過盈。這樣,凸輪軸在經過消除應力的熱處理和矯直之后,把其上已經修補的凸輪和保持原狀未動的凸輪都經過磨削加工而達到修理尺寸,然后對凸輪軸進行滲氮處理提高強度并再次矯直。
              文檔編號F16H53/00GK85106461SQ85106461
              公開日1987年3月18日 申請日期1985年8月28日
              發明者阿卡迪·康斯坦丁維奇·蒂霍諾夫, 瓦里·伊萬諾維奇·科皮爾, 利迪亞·亞科萊納·吉門科, 瓦里·夫拉迪米羅維奇·伊奧托夫, 安德里·伯里索維奇·吉米科夫 申請人:伏爾日斯克小轎車聯合公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan

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