許傳娜

東睦新材料集團(tuán)股份有限公司

Borgwarner VCT進(jìn)排氣鏈輪開發(fā)中遇到的問題及改進(jìn)

許傳娜

東睦新材料集團(tuán)股份有限公司

本文對Borgwarner VCT項(xiàng)目中的進(jìn)排氣鏈輪的研發(fā)過程遇到的問題及解決進(jìn)行探討

多臺階銷孔密度銷孔高頻熱處理表觀硬度；銷孔高頻處理后寬度

產(chǎn)品開發(fā)背景介紹

博格華納摩斯鏈條是全球領(lǐng)先的鏈條系統(tǒng)設(shè)和計(jì)制造商，主要為發(fā)動機(jī)正時系統(tǒng)、自動變速器及扭矩分配系統(tǒng)（包括四輪及全輪驅(qū)動應(yīng)用）提供產(chǎn)品。公司在氣門正時及動力傳動鏈條系統(tǒng)技術(shù)方面領(lǐng)先全球水平。全面集成的正時鏈條系統(tǒng)包括滾子、套筒及無聲鏈、鏈輪、張緊器、控制臂、導(dǎo)向臂及可變凸輪正時相位調(diào)節(jié)器。摩斯鏈條Hy-Vo?哈瓦鏈為動力傳動系統(tǒng)，包括用于四輪及全輪驅(qū)動的分動箱和所有自動變速器提供最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。博格華納摩斯鏈條在可變凸輪正時（VCT）方面的突破性技術(shù)，代表著向下一代凸輪相位調(diào)節(jié)器邁出的重要一步。其相位調(diào)節(jié)器產(chǎn)品包括凸輪扭矩驅(qū)動(CTA)?及扭矩助動(TA)?相位器，為頂閥及頂置式凸輪發(fā)動機(jī)提供了便利。與傳統(tǒng)的油壓驅(qū)動相比，采用可變凸輪正時技術(shù)的發(fā)動機(jī)可提高燃油效率、減少廢氣排放，增強(qiáng)車輛性能。（如下圖）

A-齒側(cè)表面1mm范圍內(nèi)，顯微硬度653HV0.1Min

齒側(cè)宏觀硬度HRA65.3Min；

B-金相組織：95%馬氏體Min（齒表面0.25mm范圍內(nèi)）

C-齒訂至F1范圍內(nèi)，齒部無變形；

D-齒根：淬硬層0.25-1.5mm，金相組織：50%馬氏體Min；

E-HRB100Max.

F-F1=齒頂至齒側(cè)與齒根圓弧交點(diǎn)間所包含的截面，F(xiàn)2=2XF1。

G-F1=齒頂至齒側(cè)與齒根圓弧交點(diǎn)間所包含的截面，F(xiàn)2=2XF1。

1.淬硬層要求范圍內(nèi)，金相組織50%馬氏體Min；

2.淬硬層深度范圍內(nèi)，顯微硬度653 HV0.1Min；

3.宏觀硬度HRA 65.3Min；

4.表面0.25mm范圍內(nèi)，金相組織：95%馬氏體Min，且無變形。

根據(jù)客戶圖紙要求，制定生產(chǎn)工藝如下：

其中的制作難點(diǎn)：

1.銷孔淬火表觀硬度HRA65.3Min，銷孔寬度8.75±0.03，銷孔高頻處理后能否完全達(dá)到圖紙要求及尺寸控制；

2.銷孔深度5mm，產(chǎn)品總高7.55，用上沖成形銷孔，需要做假沖頭；

3.銷孔形狀復(fù)雜，電加工制作成形用沖頭時，難度高，而且該沖頭有2個臺階，此處成型件的密度會偏低。

經(jīng)過上述分析，第一次試制如下：

1.原料的選擇

根據(jù)圖紙要求，且考慮到產(chǎn)品以后批量生產(chǎn)的穩(wěn)定性，選擇進(jìn)口的預(yù)混合鐵粉；

2.模具設(shè)計(jì)及成型壓機(jī)的選擇

通過對產(chǎn)品形狀結(jié)構(gòu)分析，成形模具3上3下，壓機(jī)選用進(jìn)口的450噸CNC壓機(jī)；

3.燒結(jié)

采用美國電爐，因該產(chǎn)品直徑大，厚度薄，所以燒結(jié)重點(diǎn)控制產(chǎn)品的平面度，控制疊燒的數(shù)量，最后采用2層疊燒。

4.精整

采用普通500T精整油壓機(jī)，通過下壓高度控制鏈輪的跨棒距，銷孔尺寸用下芯棒保證，防止精整下壓后，銷孔上部尺寸變小。

5.熱處理

首先是銷孔的高頻淬火深度及微觀硬度，我司對這種銷孔的高頻淬火也是首次嘗試，經(jīng)過多次的實(shí)驗(yàn)后成功得到縱向淬火深度3.3Min，并保持最深處的淬火寬度0.25Min。

銷孔熱處理后顯微硬度符合客戶的圖紙要求，數(shù)據(jù)為HV0.1787,HV0.1875,HV0.1786,HV0.1876。

但是銷孔宏觀硬度圖紙要求HRA65.3Min，實(shí)測結(jié)果NG,數(shù)據(jù)如下：

淬火前后槽寬尺寸對照表

第一次試制后失敗經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：

1.沒有充分考慮到，銷孔口部形狀復(fù)雜會導(dǎo)致最終產(chǎn)品熱處理表觀硬度不足；

2.因首次設(shè)計(jì)盲孔高頻淬火產(chǎn)品，對高頻后槽寬收縮量估計(jì)不足，導(dǎo)致成品槽寬超下差。

整改措施：

1.收集整理銷孔槽寬淬火前后數(shù)據(jù)，調(diào)整成型模具數(shù)據(jù)；

2.淬火硬度不足主要原因是密度疏松造成，而密度疏松是銷孔口部的形狀決定的，所以在積極與客戶溝通，了解銷孔形狀及相應(yīng)的功用后，大膽的修改了銷孔口部形狀，刪除了口部的R角，用0.9X45°X0.2倒角代替，并用后續(xù)的精整工序消除沖頭倒角平臺。

按照上述措施實(shí)施后，銷孔形狀更改后，精整工序去除銷孔兩側(cè)平臺并增加R角的實(shí)測數(shù)據(jù)完全符合客戶對此處的功能需求，而且銷孔形狀變更后，高頻淬火的表觀硬度達(dá)到了圖紙要求HRA65.3Min，具體如下：

銷孔形狀變更后，銷孔槽寬經(jīng)成型模具修正后，淬火后亦達(dá)到客戶圖紙要求，具體淬火前后槽寬尺寸對照表如下：

總結(jié)：經(jīng)過上述改進(jìn)，我司已經(jīng)成功的向Borgwarner提交了合格樣品，通過對上述VCT進(jìn)排氣鏈輪的開發(fā)，我們積累了盲孔高頻淬火的寶貴經(jīng)驗(yàn)，在開發(fā)遇到瓶頸時，積極與客戶溝通，共同解決問題，提升了我們公司在客戶心目中的地位，增強(qiáng)了市場競爭力。

許傳娜（1977-），女，吉林磐石人，工程師，本科，研究方向：粉末冶金零件制造。