搜索
文献综述凸轮轴简介：凸轮轴是活塞发动机里的一个部件.它的作用是控制气门的开启和闭合动作.凸轮轴的主体是一根与汽缸组长度相同的圆柱形棒体.上面套有若干个凸轮,用于驱动气门.凸轮轴的一端是轴承支撑点,另一端与驱动轮相连接。按照安装位置凸轮轴可分为OHV(底置凸轮轴）和SOHC（单顶置凸轮轴）.按照凸轮轴数目的多少，可分为单顶置凸轮轴(SOHC)和双顶置凸轮轴(DOHC)两种。单顶置凸轮轴就是只有一根凸轮轴，双顶置凸轮轴就是有两根，这是太直白的解释。[1]目前，国内外广泛采用的凸轮轴材料有低碳钢、中碳钢、珠光体球墨铸铁及合金铸铁等。[2]凸轮轴加工工艺国外加工工艺a钢制锻造毛坯经切削加工后,凸轮桃间部分频淬火形成马氏体层.[3]b20世纪70年代末德国和法国相继开发了凸轮轴氩弧重熔新工艺。在电弧高温作用下,利用氩气层流的保护，在凸轮表面形成微小熔池,电弧转以后,靠工件自身吸热使熔池激冷而得到细小的莱氏体组织.在重熔之前,首先要对凸轮轴进行预热,一般预热温度为250-330摄氏度.[4]这种方法的优点是凸轮的晶粒细小、耐磨性比冷硬铸铁高、易于实现机械化、质量稳定、废品低、成本低等.目前我国已使用这项技术.[3]但由于这种方法得到的凸轮轴的二次石墨颗粒大小不均匀,从零点几微米到几十微米甚至更大。导致在工作过程中容易出现凸轮桃形尤其是桃尖的点蚀，表层脱落以及早期磨损.[4]C冷激铸铁凸轮轴.冷激铸铁由于具有高硬度的碳化组织物而具有良好的摩擦性和抗擦伤性。冷激铸铁中的白口层是莱氏体组织,在常温下是珠光体和碳化物的机械混合物,由于含有大量的碳化物,它起一个骨架作用,硬度较高，而珠光体起到一个储油作用.冷激铸铁凸轮轴低成本高性能,得到了广泛的应用.[5]d以美国为主的可淬硬铸铁凸轮轴。低合金可淬硬铸铁凸轮轴是在普通铸铁中加入可增加淬透性的合金元素而制成的一种新材质.虽然是以灰铸铁为甚础，五大元素基本相同，但由于加入了多种合金元素，它的铸造性能发生了相应的改变，生产工艺及各方面控制也应随之采取相应的改变，否则产品质量很难保证.这种凸轮轴的抗擦伤性次于冷硬铸铁凸轮轴，但比钢制凸轮轴好；抗疲劳能力比冷硬铸铁凸轮轴好，但比钢制凸轮轴差.[6]e装配式凸轮轴.由于传统式凸轮軸的制造特点很难同时保证发动机配气机构对凸轮轴各个部位不同的性能要求，凸轮的排列也不可能很紧凑,材料也不尽合理,后续加工复杂,在轻型化和控制成本方面难有新突破.在80年代焊接式凸轮轴呗研发出来.在80年代中期烧结连接式凸轮轴正式投入使用,同期出现了扩管法连接的凸轮轴.90年代中后期，滚花连接式凸轮轴开始研制.装配式凸轮轴的轴和凸轮分开制造,然后装配在一起.凸轮一般采用碳钢或粉末冶金材料,轴则采用冷拔薄壁无缝钢管.其连接方法主要有焊接式、烧结式、机械式.[7]国内加工工艺a钢制锻造毛坯或者合金铸铁毛坯经切削加工后，凸轮桃尖部分经高频淬火形成马氏体层.如一汽CA1091型汽油机凸轮轴用45钢.[8]b冷硬铸铁凸轮轴.冷硬铸铁具有成本低、工序少、加工周期短、零件使用寿命长等优点.但冷硬铸铁要控制冷硬层的白口深度、冷硬层内渗碳体量及形态分布、还有非冷硬部位的加工性能、因此需要选择最佳控制范围.[9]c凸轮部位应用Cr-Mn-Mn合金涂料进行铸件表面合金化,获得一定厚度的白口层,从而保证工作部位的硬度，提高了耐磨性.总结凸轮轴是汽车发动机的关键零部件之一，承受一定的载荷和经受长时间的磨损,其性能好坏直接影响着汽车的质量和寿命.[10-13]国内外汽车凸轮轴主要有整体式和装配式。整体式凸轮轴主要包括铸造式和锻造式等，锻造凸轮轴可承受较大的赫兹挤压应力，但加工费用昂贵，装配式凸轮轴是将不同的材料组合起来,按照不同的工艺组装而成具有强度高结构紧凑、轻量化及可靠性好等优点.[14]但装配式凸轮轴主要应用于高性能发动机上，其个分体部件的高强度连接、凸轮精密成型及精密高效配装等三大技术难题限制了其在汽车工业中的广泛应用.[15]综合考虑我选择了铸铁整体式凸轮.参考文献[1]斐畅贵，白培康.凸轮轴制造工艺及国内外发展趋势[J].新技术新工艺，2009，（3）：35.[2]马凯那.凸轮轴新材料新工艺的开发应用[J].生产技术与工艺管理,2004，16（1）：24-25.[3]汪大经,张环东,肖海清,等.凸轮轴生产新工艺[J].湖北汽车,1998,(2),12-14.[4]仁三平,袁野,凸轮轴氩弧重熔工艺的主要缺陷及解决办法[J].汽车工艺与材料,2002,(10),20-22.[5]邢铭,凸轮轴的发展趋势[J].汽车与配件,2013,(15),36-37.[6]潘立鹄,用正火的方法提高低合金可淬硬铸铁凸轮轴的硬度[J].中国铸造装备与技术,2004,(6),41.[7]杨慎华张驰寇淑清赵勇,装配式凸轮轴制造技术现状及发展趋势[J].内燃机工程,2004,25(2),32-34.[8]张亚平,局部表面合金化灰铸铁凸轮轴的试制[J].铸造技术,1994,(9),25-27.[9]许世忠,冷硬铸铁凸轮轴铸造技术与控制[J].铸造技术,2003,(4),44-45.[10]LeventCK．Mechanicalandmierostrueturepropeaiesofchilledcastironcamshaft：Experimentalandcornputeraidedevaluation[J]．MaterialsandDesign，2009，30：927—938．[11]YangY，RosochowskiA，WangX，eta1．Mechanismof“blackline”formationinchilledcastironcamshafts[J]．JournalofMaterialsProcessingTechnology，2004．145：264—267．[12]BayrakcekenH，UcunI，TasgetirenS．Fractureanalysisofacamshaftmadefromnodulareastiron[J]．EngineeringFailureAnalysis，2006，13：1240—1245．[13]高广阔，刘景峰，胡金豹，等．壳型铸造轿车凸轮轴材料和工艺的研究[J]．现代铸铁，2008，(2)：53～56[14]乔健，寇淑清，杨慎华，等．中空装配式凸轮轴连接技术及应用[J]．车用发动机，2007，(1)：l一4．[15]刘克明，张永亮，康林萍等，铸铁凸轮轴的发展现状与展望[J]，江西科学，2011，29（5），617.