专利名称:修复凸轮轴的方法
本发明涉及机械修理，特别是涉及到凸轮轴的修复方法。在修复火花点火发动机和柴油机的钢制或铸铁制凸轮轴的工作中，可以找到本发明的应用之处。
某些机器组件上的磨损只是限于工作中承担负荷的个别表面。例如，汽车发动机进排气阀门传动中的凸轮轴，其磨损则是局部集中在凸轮上，而支承轴颈处实际上不受影响。
已知的修复磨损凸轮轴的方法是按相等于凸端的磨损量，磨削去轮基部，然后延周向包上钢带再磨削成形(参见日本专利第5，247，094号1977年77-383期公报，4/1辑)。
尽管耗费劳动，但上述方法难以保证被修复零件的可靠性，也不能用于修复凸轮轴的支承轴颈以及磨损严重的凸轮。
另外，也知道还有一种修复内燃机进排气阀门传动装置的方法。其中包括把凸轮轴的磨损表面加工到一个修理尺寸，然后在凸轮轴轴承支撑孔中镶入衬套。(参见《嘎斯汽车发动机维修》，“Remont dvigatelei avtomobilei GAZ”Shneider G.K.Gorky Publishers出版，1955年)然而，这个方法对于修复严重磨损的凸轮也是不合适的，无法保证被修复凸轮的可靠性，因为在加工过程中，凸轮不再具有耐磨的外层，耐磨层被磨削掉了。这里的加工制作及镶入衬套都是耗费劳动的工作。
进一步所知的修复凸轮轴的方法是采用火焰喷燃。(参见B.I.maximovitch等著“瓦兹牌汽车发动机配油机构磨损零件的气热焊补”，“Gazotermicheskoe napylenie iznoshennykn detalei mekhanizma gazoraspredelenia dvigateleiavtomobilei VAZ”-载于“Avtomobilnaya Promy-Shlennost”《汽车工业》杂志1983年第7期)整个过程是这样的，把磨损的凸轮加工到一给定的外径尺寸，然后利用火焰喷枪把自融合合金粉末熔化以后堆焊在凸轮上。堆焊层的厚度为2.5到3毫米。凸轮轴的第二和第四支承轴颈也用同样的方法来修复，堆焊层厚度仅为0.3或0.4毫米。修复八个凸轮和两道支承轴颈的材料需要量为120到150克，所用时间为10到15分钟。凸轮轴修复完毕冷却到室温之后，在校直机上进行校直，校直时，以中间支承轴颈为基准面。而后把修复起来的凸轮和支承轴颈在仿型磨床或外圆磨床上进行磨削加工。按上述工序修复凸轮费用是高的，昂贵的合金粉末需要量是很大的，机件表面的预处理准备工作以及修复，磨削加工支承轴颈也是耗费劳动的工作，因为在加工合金粉末的实际工作中，要经历许多的困难。为应付工作的需要，还要有附加的外圆磨床。对于修复凸轮轴的第一、第三、和第五支承轴颈，该方法则是不能用的。
另一种在此领域已知的方法是利用钢电焊条来焊补修复钢制凸轮轴的磨损表面，而后淬火强化和磨削加工。(参见《拖拉机维修》“Remont traktorov”，Pogorely I.P.等著。OTIZ.Selkhos State出版1948。)。在焊补修复之前，凸轮经过粗加工，为了消除凸轮轴因为淬火强化而引起的变形，必须把支承轴颈磨削加工到修理尺寸，从而消除凸轮轴变形，同时使轴颈得到修复。但这样还需要制造附加零件，因此，这个方法既费工又费料。
还有一种在这个领域已经公知的方法，其中利用钢电焊条进行埋弧焊来修复金属零件(参见V.A.Nalivkin“集中修复零件的自动熔接与焊接方法”，“Tsentralizovannoe vosstanovlenie detalei avtomaticheskoi naplavkoi i svarkoi”，Privolzhskoe出版Saratov1965年)
该方法的实施过程分几个阶段，如下所述清除掉机件原来使用所留下的污物后，检查机件的缺陷(缺口、孔洞、裂缝、磨损痕迹)，这些缺陷会影响机件的尺寸，形状和机械性能。
进行表面的预处理工作，其中包括校正和修复加工基准表面，并且把每一机件用固定器固牢以进行修理工作。
然后，对所有磨损表面进行焊补，机件的焊补或者是在“冷态”下进行或者是在被加热的状态下进行。
接着而来的是进行第一次热处理，热处理的意图是要使焊补过程中所形成的内应力释放。这里所用的热处理或者是退火，或者是正火。
下一步，则是机加工，包括堆焊层的粗车和精车、磨削、修平和钻孔。有时，在修复之后还要进行矫直，或者更频繁些，在热处理后再进行一次矫直。
接着，经过回火硬化、退火和正火热处理之后再进行机加工。
最后进行粗磨和精磨加工，精密镗孔、钻孔或类似加工，也包括各种精细的磨削处理过程，比如进行珩磨和抛光。
上述的修理过程普遍通用于钢制机件的修复，特别是用于修复转动机件的外形。
带有任何磨损量的任意表面都可以采用埋弧焊的办法来修补。当磨损量很小时，必须从磨损表面上去掉一些金属，以使堆焊金属的厚度达到足够。通常情况下，采用高频淬火的热处理方法获得机件的硬度。而采用合金钢焊条则可使堆焊的金属层达到所需的强度。然而，该方法所用的金属，其价格是高的，投入的机加工耗费劳动，而修复的机件表面其耐磨性却是低的。
本发明的主要目的是要提供一种修复凸轮轴的方法，在这种方法中，通过改进的工艺技术，而保证其修复的产品质量如同新的一样。
该修复凸轮轴的方法包括有，用钢来堆焊磨损的表面，进行热处理以消除应力，矫直，进行热处理来增加强度，以及进行磨削加工。通过这样一个实际的过程，本发明的目的得以实现。按照本发明，焊补修复工作仅限于那些磨损量超出允许限度的凸轮表面，经过焊补修复之后的凸轮上，堆焊层在尺寸上稍有盈量，在经过消除应力的热处理和矫直之后，经过修补的凸轮和那些保持原状未动的凸轮都被磨削加工到一个修理尺寸，然后，对凸轮轴进行渗氮处理，使其进一步提高强度，并且再次进行矫直。
在这里，利用钢电焊条来焊补修复铸铁凸轮轴是有利的，通过600℃-610℃的温度，3-3.5小时的热处理使铸铁凸轮轴消除应力也是适宜的。
这里所揭示的修复凸轮轴的方法所用材料的消耗量最少，并且使凸轮轴铸铁和钢表面之间的结合得以成功。渗氮处理使凸轮的铸铁和钢表面强度性能变得均匀相等。并且，渗氮处理在增加凸轮强度的同时，也可以修复凸轮轴的支承轴颈。
这里所揭示的修复凸轮轴的方法所需的劳动量是制造新凸轮轴工作所需的一半。并且在这个方法中可使得再生金属得到利用。
现在通过参考附图，采用举例的方法来描述本发明适宜的实施方案。
图1所示为一将要被修复的凸轮轴。
图2所示为一已按本发明的方法，堆焊修补的凸轮。
图3所示为一已按本发明磨削加工的凸轮。
图4所示的是堆焊的钢表面与凸轮的铸铁表面之间的接触区。按本发明的方法，凸轮外表面上有一层碳氮化合物。
举例来说，让我们考虑一根铸铁凸轮轴的修复方法。如图2所示，经过一段时间的使用之后，五个凸轮2已经磨损，其磨损量超过允许限度 (C1 - C2)/2 ，三个凸轮3的磨损量则少于 (C1- C2)/2 ，这里，C1是新凸轮的基圆直径，C2则是凸轮取修理尺寸时的基圆直径。
由于凸轮轴的运行状况所决定，每个支承轴颈4(图1)上的磨损是均匀的，其量不超过0.01毫米，对于这类凸轮轴，支承轴颈4上的最大磨损量也不超过0.03毫米。
在清洗凸轮轴的工作过程里，把中心孔室5和6在车床上进行修理加工(图中未示)。
然后，把上述的五个凸轮2用钢电焊条在气体保护下进行堆焊修补，保护气体由一台半自动化的堆焊设备供给。堆焊只是在磨损区域内点7和点8之间进行，堆焊量超过 (C1- C2)/2 (图2)。事实上，堆焊修补仅限于在凸轮2上的磨损区域内进行，使熔焊合金的用量减到了最少，在这种情况下，焊接所传入的热量也减到了最少，结果铸铁凸轮轴1(图1)的延展性不会受到影响。
凸轮3的磨损量小，完全不进行堆焊修补，这样，节约了更多的熔焊合金。
为了消除在加工制作过程中凸轮轴所产生的内应力(例如，这可以是是高频淬火应力)和以前工作过程中产生的疲劳应力以及由于修复凸轮2所产生的应力，凸轮轴在立式加热炉中处于气体保护状态下经过3-3.5个小时600℃的热处理并且冷却。这些消除应力的条件防止了凸轮2铸铁部分与钢部分内接触表面的开裂，并且维持凸轮轴1的延展性不变，从而凸轮轴可以被矫直到符合尺寸精度。
变形在矫直压力机上被消除。
经过矫直之后，凸轮2和3在一台半自动仿形磨床上被磨削到修理尺寸C2(图2，3)。在磨削中，必须注意保持修理尺寸C2的凸轮升程H等于其原值(图3)。在选定该修理尺寸时要适当考虑阀门的传动件结构，从而既避免再制作附加的阀门挺杆传动组件，也不会减少发动机的动力输出。
矫直后的凸轮轴利用立式加热炉在氨气和放热型气体的混合物中进行渗氮处理。
在渗氮过程中，一层碳氮化合物9(图4)在凸轮2(图2)的表面上形成，从而为铸铁表面10与钢表面11提供了相同的强度性能。
如图中所示，由于碳和氮的加入，在凸轮轴的径向复上了一层渗氮表面，这实际上也就可把支承轴颈修复而使其到达尺寸要求。
凸轮轴1(图1)在渗氮过程中所产生的变形在矫直压力机上给予消除。
依照本发明所述的方法修复的凸轮轴完全符合新凸轮轴的技术要求，并且有至少125000公里的使用寿命。
用本发明所述方法修复凸轮轴所需的劳动工作量是用相似设备制造新凸轮轴的一半。
权利要求
1.一种修复凸轮轴的方法，其包括用钢堆焊磨损表面，通过热处理以释放凸轮轴的应力，矫直，以及通过热处理使凸轮轴强化，并进行磨削加工；特点在于，仅对那些磨损量超过允许限度的凸轮(2)的表面进行堆焊，进行堆焊修补时，这些表面堆焊上的金属层厚度比凸轮轴完全修理完毕之后的尺寸稍有过盈，经过释放应力的热处理和对凸轮轴(1)进行矫直之后，把经过修补的凸轮和保持原状未动的凸轮(2、3)都磨削加工从而达到修理尺寸，然后，对凸轮轴(1)进行渗氮处理以使其强度进一步提高，并再次进行矫直。
2.如权利要求
1所述的修复凸轮轴的方法，特点还在于用钢电焊条对铸铁凸轮轴上磨损量超过允许限度的局部区域进行堆焊修补。
3.如权利要求
1所述的修复凸轮轴的方法，特点还在于，铸铁凸轮轴释放应力的热处理在600-610℃温度条件下进行3-3.5个小时。
专利摘要
修复凸轮轴的方法，可用来修复火花点火发动机和柴油机的钢制及铸铁制凸轮轴。该方法包括仅对磨损量超过允许限度的凸轮表面进行堆焊，堆补上的金属层厚度比完全修理完毕的尺寸稍有过盈。这样，凸轮轴在经过消除应力的热处理和矫直之后，把其上已经修补的凸轮和保持原状未动的凸轮都经过磨削加工而达到修理尺寸，然后对凸轮轴进行渗氮处理提高强度并再次矫直。
文档编号F16H53/00GK85106461SQ85106461
公开日1987年3月18日 申请日期1985年8月28日
发明者阿卡迪·康斯坦丁维奇·蒂霍诺夫, 瓦里·伊万诺维奇·科皮尔, 利迪亚·亚科莱纳·吉门科, 瓦里·夫拉迪米罗维奇·伊奥托夫, 安德里·伯里索维奇·吉米科夫 申请人:伏尔日斯克小轿车联合公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan