本發明涉及一種凸輪軸制作方法，其將凸輪片裝配到芯軸上，上述凸輪片為應用在發動機上的由兩種粉末冶金材質復合形成，其主分類號為f16h53/00(2006.01)i，本發明還涉及使用上述制作方法制作的凸輪軸。

背景技術：

凸輪軸是發動機內配氣機構的重要零部件，裝配式凸輪軸一般包括多個凸輪片和一個芯軸；發動機工作時對凸輪片要求有高耐磨、高耐蝕、耐沖擊等性能，同時要求芯軸具備很好的剛度和抗彎、抗扭性能。

目前中、重型發動機還基本采用整體式凸輪軸，其材質有的采用經滲碳處理的低碳鋼、有的采用經中高頻淬火處理的中高碳低合金鍛鋼，有的采用冷激球墨鑄鐵，而小批量的主要采用棒料加工。整體式凸輪軸加工工藝包括粗加工、半精加工和精加工。生產中采用自動線多工位機床，設備投資較大，生產線占地面積多，存在生產成本較高，油煙及皂化液污染環境等問題。且傳統的整體式凸輪軸已經不能滿足發動機日益提高的性能要求，裝配式凸輪軸應運而生。裝配式凸輪軸的凸輪一般采用焊接、燒結或機械式連接方式實現凸輪片與芯軸裝配連接。芯軸材質一般采用無縫冷拔鋼管，與高碳鋼材質的凸輪片在進行焊接或機械擴管法裝配時，容易產生熱裂紋、漲裂等缺陷，嚴重影響裝配式凸輪軸的整體強度及可靠性，存在裝配效率低下，成品合格率低等缺陷。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種凸輪軸制作方法，解決如何制作上述凸輪軸的技術問題。

本發明的另一個目的是提供一種上述凸輪軸制作方法制作的凸輪軸，解決如何制作上述凸輪軸的技術問題。

凸輪軸制作方法：包括如下步驟：

a、準備內層物料，所述內層按重量份數計由以下組份組成：1-13份c，0-80份cu，0-30份mo，0-200份cr，0-50份ni，0-10份si，1617-1999份fe；該內層物料的顆粒度為0.1～200μm；

b、在500～1200mpa壓力下將內層物料壓制成與凸輪片形狀對應的內層毛坯；

c、內層毛坯真空燒結，在燒結爐內燒結溫度為800-1250℃，時間30-120分鐘；

d、準備外層物料，所述外層按重量份數計由以下組份組成：2-5份c，0-5份cu，0-2份mo，0-16份cr，0-4份ni，0-1份si，167-198份fe；對外層物料的準備時間與準備內層物料的時間及步驟不沖突，該外層物料的顆粒度為0.1～200μm；

e、將上述燒結好的內層毛坯放入外層成型模具內，該外層成型模具形狀與凸輪片形狀對應；將上述外層物料填充上述外層成型模具內，在500～1200mpa壓力下將外層物料壓制成與凸輪片形狀對應的外層毛坯從而使外層和內層壓制成具有內外雙層結構的凸輪片毛坯；

f、凸輪片毛坯真空燒結，在燒結爐內燒結溫度為700-1050℃，時間30-90分鐘；

g、待燒結爐溫度降至500-850度，取出并進行密壓得到密度7-8.9g/cm3的致密件；

h、將步驟g中的密壓后的凸輪片放入真空爐淬火爐加熱到790-890℃，進行真空淬火；

j、再加熱到175～250℃保溫0.5～1h，進行去應力，最后得到凸輪片；

k、將步驟j中的凸輪片與芯軸裝配在一起。

所述內層由以下組份組成：1份c，1999份fe；外層由以下組份組成：2份c，167-198份fe。

所述內層由以下組份組成：13份c，80份cu，30份mo，200份cr，50份ni，10份si，1999份fe；外層由以下組份組成：5份c，5份cu，2份mo，16份cr，4份ni，1份si，198份fe。

所述內層由以下組份組成：2-10份c，10-60份cu，5-26份mo，8-160份cr，6-30份ni，2-8份si，1620-1999份fe；外層由以下組份組成：3-4份c，1-3份cu，0.3-1.8份mo，2-15份cr，2-3份ni，0.3-0.8份si，168-196份fe。

所述內層由以下組份組成：3-9份c，12-58份cu，6-25份mo，10-130份cr，7-25份ni，3-7份si，1630-1900份fe；外層由以下組份組成：3-4份c，2-3份cu，0.5-1.6份mo，3-12份cr，2-3份ni，0.4-0.7份si，170-190份fe。

所述內層由以下組份組成：5份c，20份cu，10份mo，50份cr，10份ni，5份si，1700份fe；外層由以下組份組成：3份c，2份cu，1份mo，4份cr，2份ni，0.5份si，180份fe。

所述內層由以下組份組成：7份c，29份cu，21份mo，120份cr，15份ni，6份si，1800份fe；外層由以下組份組成：3份c，3份cu，1.2份mo，8份cr，3份ni，0.6份si，176份fe。

所述內層由以下組份組成：8份c，50份cu，19份mo，70份cr，20份ni，4份si，1750份fe；外層由以下組份組成：4份c，2份cu，1.6份mo，10份cr，2份ni，0.7份si，170份fe。

所述裝配后使用拉漲頭或推漲頭對芯軸內徑進行擴管，使得該凸輪片能被牢固的結合在芯軸上，其漲緊力達到可以抵抗100牛米以上的扭矩。

所述擴管后使用液壓將一個驅動端和一個尾端收縮套入芯軸的兩端，使用激光對各個凸輪片的內層兩側或單側與芯軸的接觸部位進行焊接，確保各個凸輪片與芯軸的結合力。

凸輪軸，其采用上述制作方法制作。

本發明的有益效果是：

1、本發明將原先單一結構的凸輪片設計成具有內外雙層復合結構，其中內層是中、低碳材質，具備較好的韌性與強度，致密度高、使凸輪片適合通過該內層采用擴管與焊接等方式與芯軸進行裝配結合，使得外層與內層靠液相緊密焊接在一起，該液相是指液相燒結，這樣保護外層不易漲裂；外層是高碳材質，具備高耐磨、高耐蝕、耐沖擊性等優點，適合發動機工作時對凸輪的性能要求，經過檢測，其致密度、韌性、強度可比現有凸輪片提高10-15%。

2、本發明將原先整體式的凸輪軸設計成凸輪片與芯軸成獨立式裝配結構，這樣制作簡單，產品質量可減輕30％～45％，提高制造柔性，減少生產周期，對環境影響較小。

3、本發明創新的采用擴管加激光焊接的復合方法使凸輪片與芯軸裝配在一起，其中與芯軸配合的凸輪片的內層由中、低碳材質，具備較好的韌性與強度材質的粉末合金構成，內層的中、低碳材質在與芯軸焊接時，具備更好的焊接性能和強度，這樣便于內層與芯軸靠液相緊密焊接在一起，目前傳統的將凸輪片與芯軸配合的方法一般是直接將單一材質具有高硬度的凸輪片焊接在芯軸上，不具有本發明在兩者直接增加一道過渡層結構的技術要點。

4.本發明創造將擴管與焊接結合在一起將凸輪片與芯軸配合在一起,相對傳統的將凸輪片通過焊接方式直接固定在芯軸上強度更高。

附圖說明

圖1是復合凸輪片的主視圖；

圖2是復合凸輪片的剖視圖；

圖3是第一種凸輪軸配合狀態示意圖；

圖4是第一種凸輪軸配合后的示意圖；

圖5是第二種凸輪軸配合狀態示意圖；

圖6是第二種凸輪軸配合后的示意圖；

圖7是復合凸輪片腐蝕后的示意圖；

圖8是外層和內層結合的金相圖；

圖9是外層和內層結合的金相圖；

圖中1.進氣凸輪片、2.排氣凸輪片、3.制動凸輪片、4.軸承擋、5.驅動端、6.尾端、7.上置式凸輪軸、8.下或中置式凸輪軸、91.上置式芯軸、92.下或中置式芯軸、10.凸輪片、11.內層、12.外層。

具體實施方式

請參考圖1至圖9，凸輪軸，主要包括復合凸輪片、芯軸；復合凸輪片，包括內層和外層，該外層與內層成液相連接成一體；按重量份數計，內層由以下組份組成：1-13份c，0-80份cu，0-30份mo，0-200份cr，0-50份ni，0-10份si，1617-1999份fe；外層由以下組份組成：2-5份c，0-5份cu，0-2份mo，0-16份cr，0-4份ni，0-1份si，167-198份fe；復合凸輪片內部中空，復合凸輪片通過內部中空套在芯軸上，內層與芯軸貼合。復合凸輪片10內部中空，復合凸輪片10通過內部中空套在芯軸上，內層12單側或者雙側與芯軸通過激光焊焊接貼合。上述凸輪片10分為進氣凸輪片1、排氣凸輪片2、制動凸輪片3等；在實際應用中，還可在進氣凸輪片1和排氣凸輪2片之間增加軸承擋4，軸承檔4的制備方法與凸輪片10相同，軸承檔4外層形狀為圓環形。該復合凸輪片10看上去可能結構較為簡單，但相對現有的凸輪片10相比具有多個創新點。相對單一材質的凸輪片10，其可減少凸輪片10的整體成本及增加整體強度；相對一根普通圓管加上在圓管上增加的冶金材質的凸輪片，其強度較高也較容易與芯軸配合，配合強度也遠高于普通圓管。

凸輪軸具有兩種，一種是上置式凸輪軸7，一種是下或中置式凸輪軸8；兩者區別是其中上置式凸輪軸7中的上置式芯軸91的外壁通過機加工成形得到軸承檔形狀，下或中置式凸輪軸8中的下或中置式芯軸92及軸承擋4是分體式結構。

實施例1

請參考圖3及圖4，一種上置式凸輪軸7的制備方法，包括如下步驟：

1、準備內層11物料，內層由以下組份組成：1份c，1999份fe；該物料的顆粒度為0.1μm，通過混料設備進行混料，將經過精密稱重的混料倒入專用模具內整平；

2、在500mpa壓力下將內層11物料壓制成與凸輪片形狀對應的內層毛坯即內層環狀毛坯；

3、將內層毛坯在真空爐內進行真空燒結，在燒結爐內燒結溫度為800℃，時間30分鐘，隨真空爐冷卻后內層毛坯燒結成形；

4、準備外層12物料，外層由以下組份組成：2份c，198份fe，對外層12物料的準備時間與準備內層11物料的時間及步驟不沖突，該物料的顆粒度為0.1μm，經過混料設備混料后備用；

5、將上述燒結好的內層毛坯放入外層成型模具內，該外層成型模具形狀與凸輪片形狀對應；將上述外層12物料填充上述外層成型模具內，在500mpa壓力下將外層12物料壓制成與凸輪片10形狀對應的外層毛坯從而使外層和內層壓制成具有內外雙層結構的凸輪片毛坯；

6、凸輪片毛坯真空燒結，在燒結爐內燒結溫度為700℃，時間30分鐘；

7、待燒結爐溫度降至500度，取出并進行密壓得到密度7g/cm3的致密件；

8、將步驟7中的密壓后凸輪片放入真空爐淬火爐加熱到790℃，進行真空淬火，再加熱到175℃保溫0.5h，進行去應力，對去應力后后的凸輪片10進行磨兩端面、基圓定位磨內孔、內孔定位磨孔口倒角等機加工，完成高密度雙層復合材料凸輪片成品的制作；

9、將進氣凸輪片1，排氣凸輪片2和制動凸輪片3按要求的位置和角度安裝在上置式芯軸91相應的位置上，上置式芯軸91材質為45號鋼，上置式芯軸91外壁經過車削形成軸承檔的形狀。凸輪片10內壁與上置式芯軸91外徑采用過盈配合或者過渡配合的方式，每安裝完一個凸輪片10后，使用拉漲頭或推漲頭對芯軸內徑進行擴管，使得該凸輪片10能被牢固的結合在上置式芯軸91上，其漲緊力達到可以抵抗100牛米以上的扭矩，這樣重復操作，直至完成所有凸輪片10的安裝，使用液氮作為驅動使驅動端5和尾端6收縮，隨后其與上置式芯軸91對應的兩端配合安裝，使用激光對各個凸輪片10兩側或單側與上置式芯軸91的接觸部位進行焊接，如圖3-4所示，確保各個凸輪片10與上置式芯軸91的結合力。完成激光焊接后的凸輪軸，再經過銑鍵槽，精磨外圓，精磨凸輪片，最終完成如圖3和圖4所示的上置式凸輪軸成品的制作。

請參考圖5至圖6，一種下或中置式凸輪軸8的制備方法，包括如下步驟：

1、準備上述內層11物料，內層由以下組份組成：13份c，80份cu，30份mo，200份cr，50份ni，10份si，1999份fe；該物料的顆粒度為0.1μm，通過混料設備進行混料，將經過精密稱重的混料倒入專用模具內整平；

2、在500mpa壓力下將內層11物料壓制成與凸輪片形狀對應的內層毛坯即內層環狀毛坯；

3、將內層毛坯在真空爐內進行真空燒結，在燒結爐內燒結溫度為800℃，時間30分鐘，隨真空爐冷卻后內層毛坯燒結成形；

4、準備上述外層12物料，外層由以下組份組成：5份c，5份cu，2份mo，16份cr，4份ni，1份si，198份fe，對外層12物料的準備時間與準備內層物料的時間及步驟不沖突，該物料的顆粒度為0.1μm，經過混料設備混料后備用；

5、將上述燒結好的內層毛坯放入外層成型模具內，該外層成型模具形狀與凸輪片形狀對應；將上述外層物料填充上述外層成型模具內，在500mpa壓力下將外層物料壓制成與凸輪片形狀對應的外層毛坯從而使外層和內層壓制成具有內外雙層結構的凸輪片毛坯；

6、凸輪片毛坯真空燒結，在燒結爐內燒結溫度為700℃，時間30分鐘；

7、待燒結爐溫度降至500度，取出并進行密壓得到密度7g/cm3的致密件；

8、將步驟7中的密壓后凸輪片放入真空爐淬火爐加熱到790℃，進行真空淬火，再加熱到175℃保溫0.5h，進行去應力，對去應力后后的凸輪片10進行磨兩端面、基圓定位磨內孔、內孔定位磨孔口倒角等機加工，完成高密度雙層復合材料凸輪片成品的制作；

9、將進氣凸輪片1，排氣凸輪片2、軸承檔4按要求的位置和角度安裝在下或中置式芯軸92相應的位置上，下或中置式芯軸92材質為高碳合金鋼，各凸輪片10或軸承檔4內壁與下或中置式芯軸92外徑采用過盈配合或者過渡配合的方式，每安裝完一個凸輪片10或軸承檔4后，使用拉漲頭或推漲頭對下或中置式芯軸92內徑進行擴管，使得該凸輪片10或軸承檔4能被牢固的結合在下或中置式芯軸92上，其漲緊力達到可以抵抗100牛米以上的扭矩，這樣重復操作，直至完成所有凸輪片10和軸承檔4的安裝，使用液氮使驅動端5和尾端6收縮，隨后其與下或中置式芯軸92對應的兩端配合安裝，使用激光對各個凸輪片10、軸承擋4兩側或單側與下或中置式芯軸92的接觸部位進行焊接，如圖5-6所示，確保各個凸輪片10、軸承擋4與下或中置式芯軸92的結合力。完成激光焊接后的凸輪軸，再經過銑鍵槽，精磨外圓，精磨凸輪片，最終完成如圖5和圖6所示的下或中置式凸輪軸成品的制備。

實施例2

請參考圖3至圖4，一種上置式凸輪軸7的制備方法：包括如下步驟：

1、準備上述內層11物料，所述內層由以下組份組成：5份c，20份cu，10份mo，50份cr，10份ni，5份si，1700份fe，該物料的顆粒度為200μm，通過混料設備進行混料，將經過精密稱重的混料倒入專用模具內整平；

2、在1200mpa壓力下將內層11物料壓制成與凸輪片形狀對應的內層毛坯即內層環狀毛坯；

3、將內層毛坯在真空爐內進行真空燒結，在燒結爐內燒結溫度為1250℃，時間120分鐘，隨真空爐冷卻后內層毛坯燒結成形；

4、準備上述外層12物料，外層由以下組份組成：3份c，2份cu，1份mo，4份cr，2份ni，0.5份si，180份fe，對外層12物料的準備時間與準備內層物料的時間及步驟不沖突，該物料的顆粒度為200μm，經過混料設備混料后備用；

5、將上述燒結好的內層毛坯放入外層成型模具內，該外層成型模具形狀與凸輪片形狀對應；將上述外層物料填充上述外層成型模具內，在1200mpa壓力下將外層物料壓制成與凸輪片形狀對應的外層毛坯從而使外層和內層壓制成具有內外雙層結構的凸輪片毛坯；

6、凸輪片毛坯真空燒結，在燒結爐內燒結溫度為1050℃，時間90分鐘；

7、待燒結爐溫度降至850度，取出并進行密壓得到密度8.9g/cm3的致密件；

8、將步驟7中的密壓后凸輪片放入真空爐淬火爐加熱到890℃，進行真空淬火，再加熱到250℃保溫1h，進行去應力，對去應力后后的凸輪片10進行磨兩端面、基圓定位磨內孔、內孔定位磨孔口倒角等機加工，完成高密度雙層復合材料凸輪片成品的制作；

9、將進氣凸輪片1，排氣凸輪片2和制動凸輪片3按要求的位置和角度安裝在上置式芯軸91相應的位置上，上置式芯軸91材質為45號鋼，上置式芯軸91外壁經過車削形成軸承檔的形狀。凸輪片10內壁與上置式芯軸91外徑采用過盈配合或者過渡配合的方式，每安裝完一個凸輪片10后，使用拉漲頭或推漲頭對芯軸內徑進行擴管，使得該凸輪片10能被牢固的結合在上置式芯軸91上，其漲緊力達到可以抵抗100牛米以上的扭矩，這樣重復操作，直至完成所有凸輪片10的安裝，使用液氮作為驅動使驅動端5和尾端6收縮，隨后其與上置式芯軸91對應的兩端配合安裝，使用激光對各個凸輪片10兩側或單側與上置式芯軸91的接觸部位進行焊接，如圖3-4所示，確保各個凸輪片10與上置式芯軸91的結合力。完成激光焊接后的凸輪軸，再經過銑鍵槽，精磨外圓，精磨凸輪片，最終完成如圖3和圖4所示的上置式凸輪軸成品的制作。

請參考圖5及圖6，一種下或中置式凸輪軸8的制備方法：包括如下步驟：

1、準備上述內層11物料，7份c，29份cu，21份mo，120份cr，15份ni，6份si，1800份fe；該物料的顆粒度為200μm，通過混料設備進行混料，將經過精密稱重的混料倒入專用模具內整平；

2、在1200mpa壓力下將內層11物料壓制成與凸輪片形狀對應的內層毛坯即內層環狀毛坯；

3、將內層毛坯在真空爐內進行真空燒結，在燒結爐內燒結溫度為1250℃，時間120分鐘，隨真空爐冷卻后內層毛坯燒結成形；

4、準備上述外層12物料，外層由以下組份組成：3份c，3份cu，1.2份mo，8份cr，3份ni，0.6份si，176份fe；對外12層物料的準備時間與準備內層物料的時間及步驟不沖突，該物料的顆粒度為200μm，經過混料設備混料后備用；

5、將上述燒結好的內層毛坯放入外層成型模具內，該外層成型模具形狀與凸輪片形狀對應；將上述外層物料填充上述外層成型模具內，在1200mpa壓力下將外層物料壓制成與凸輪片形狀對應的外層毛坯從而使外層和內層壓制成具有內外雙層結構的凸輪片毛坯；

6、凸輪片毛坯真空燒結，在燒結爐內燒結溫度為1050℃，時間90分鐘；

7、待燒結爐溫度降至850度，取出并進行密壓得到密度8.9g/cm3的致密件；

8、將步驟7中的密壓后凸輪片放入真空爐淬火爐加熱到890℃，進行真空淬火，再加熱到250℃保溫1h，進行去應力，對去應力后后的凸輪片10進行磨兩端面、基圓定位磨內孔、內孔定位磨孔口倒角等機加工，完成高密度雙層復合材料凸輪片成品的制作；

9、將進氣凸輪片1，排氣凸輪片2、軸承檔4按要求的位置和角度安裝在下或中置式芯軸92相應的位置上，下或中置式芯軸92材質為高碳合金鋼，各凸輪片10或軸承檔4內壁與下或中置式芯軸92外徑采用過盈配合或者過渡配合的方式，每安裝完一個凸輪片10或軸承檔4后，使用拉漲頭或推漲頭對下或中置式芯軸92內徑進行擴管，使得該凸輪片10或軸承檔4被牢固的結合在下或中置式芯軸92上，其漲緊力達到可以抵抗100牛米以上的扭矩，這樣重復操作，直至完成所有凸輪片10和軸承檔4的安裝，使用液氮使驅動端5和尾端6收縮，隨后其與下或中置式芯軸92對應的兩端配合安裝，使用激光對各個凸輪片10、軸承擋4兩側或單側與下或中置式芯軸92的接觸部位進行焊接，如圖5-6所示，確保各個凸輪片10、軸承擋4與下或中置式芯軸92的結合力。完成激光焊接后的凸輪軸，再經過銑鍵槽，精磨外圓，精磨凸輪片，最終完成如圖5和圖6所示的下或中置式凸輪軸成品的制備。

實施例3

請參考圖3及圖4，一種上置式凸輪軸7的制備方法：包括如下步驟：

1、準備上述11內層物料，8份c，50份cu，19份mo，70份cr，20份ni，4份si，1750份fe；該物料的顆粒度為160μm，通過混料設備進行混料，將經過精密稱重的混料倒入專用模具內整平；

2、在850mpa壓力下將內層物料壓制成與凸輪片形狀對應的內層毛坯即內層環狀毛坯；

3、將內層毛坯在真空爐內進行真空燒結，在燒結爐內燒結溫度為1000℃，時間100分鐘，隨真空爐冷卻后內層毛坯燒結成形；

4、準備上述外層12物料，外層由以下組份組成：4份c，2份cu，1.6份mo，10份cr，2份ni，0.7份si，170份fe，對外層12物料的準備時間與準備內層物料的時間及步驟不沖突，該物料的顆粒度為110μm，經過混料設備混料后備用；

5、將上述燒結好的內層毛坯放入外層成型模具內，該外層成型模具形狀與凸輪片形狀對應；將上述外層物料填充上述外層成型模具內，在850mpa壓力下將外層物料壓制成與凸輪片形狀對應的外層毛坯從而使外層和內層壓制成具有內外雙層結構的凸輪片毛坯；

6、凸輪片毛坯真空燒結，在燒結爐內燒結溫度為1000℃，時間60分鐘；

7、待燒結爐溫度降至680度，取出并進行密壓得到密度7.5g/cm3的致密件；

8、將步驟7中的密壓后凸輪片放入真空爐淬火爐加熱到850℃，進行真空淬火，再加熱到200℃保溫0.8h，進行去應力，對去應力后后的凸輪片10進行磨兩端面、基圓定位磨內孔、內孔定位磨孔口倒角等機加工，完成高密度雙層復合材料凸輪片成品的制作；

9、將進氣凸輪片1，排氣凸輪片2和制動凸輪片3按要求的位置和角度安裝在上置式芯軸91相應的位置上，上置式芯軸91材質為45號鋼，上置式芯軸91外壁經過車削形成軸承檔的形狀。凸輪片10內壁與上置式芯軸91外徑采用過盈配合或者過渡配合的方式，每安裝完一個凸輪片10后，使用拉漲頭或推漲頭對芯軸內徑進行擴管，使得該凸輪片10能被牢固的結合在上置式芯軸91上，其漲緊力達到可以抵抗100牛米以上的扭矩，這樣重復操作，直至完成所有凸輪片10的安裝，使用液氮作為驅動使驅動端5和尾端6收縮，隨后其與上置式芯軸91對應的兩端配合安裝，使用激光對各個凸輪片10兩側或單側與上置式芯軸91的接觸部位進行焊接，如圖3-4所示，確保各個凸輪片10與上置式芯軸91的結合力。完成激光焊接后的凸輪軸，再經過銑鍵槽，精磨外圓，精磨凸輪片，最終完成如圖3和圖4所示的上置式凸輪軸成品的制作。

請參考圖5至圖6，一種下或中置式凸輪軸8的制備方法：包括如下步驟：

1、準備上述內層11物料，內層由以下組份組成：6份c，36份cu，13份mo，20份cr，8份ni，7份si，1650份fe；該物料的顆粒度為110μm，通過混料設備進行混料，將經過精密稱重的混料倒入專用模具內整平；

2、在850mpa壓力下將內層物料壓制成與凸輪片形狀對應的內層毛坯即內層環狀毛坯；

3、將內層毛坯在真空爐內進行真空燒結，在燒結爐內燒結溫度為1110℃，時間45分鐘，隨真空爐冷卻后內層毛坯燒結成形；

4、準備上述外層12物料，外層由以下組份組成：3.5份c，2.5份cu，0.9份mo，6份cr，2.8份ni，0.65份si，173份fe，對外層物料的準備時間與準備內層物料的時間及步驟不沖突，該物料的顆粒度為80μm，經過混料設備混料后備用；

5、將上述燒結好的內層毛坯放入外層成型模具內，該外層成型模具形狀與凸輪片形狀對應；將上述外層物料填充上述外層成型模具內，在850mpa壓力下將外層物料壓制成與凸輪片形狀對應的外層毛坯從而使外層和內層壓制成具有內外雙層結構的凸輪片毛坯；

6、凸輪片毛坯真空燒結，在燒結爐內燒結溫度為890℃，時間65分鐘；

7、待燒結爐溫度降至680度，取出并進行密壓得到密度7.5g/cm3的致密件；

8、將步驟7中的密壓后凸輪片放入真空爐淬火爐加熱到850℃，進行真空淬火，再加熱到200℃保溫0.8h，進行去應力，對去應力后后的凸輪片10進行磨兩端面、基圓定位磨內孔、內孔定位磨孔口倒角等機加工，完成高密度雙層復合材料凸輪片成品的制作；

9、將進氣凸輪片1，排氣凸輪片2、軸承檔4按要求的位置和角度安裝在下或中置式芯軸92相應的位置上，下或中置式芯軸92材質為高碳合金鋼，各凸輪片10或軸承檔4內壁與下或中置式芯軸92外徑采用過盈配合或者過渡配合的方式，每安裝完一個凸輪片10或軸承檔4后，使用拉漲頭或推漲頭對下或中置式芯軸92內徑進行擴管，使得該凸輪片10或軸承檔4能被牢固的結合在下或中置式芯軸92上，其漲緊力達到可以抵抗100牛米以上的扭矩，這樣重復操作，直至完成所有凸輪片10和軸承檔4安裝，使用液氮使驅動端5和尾端6收縮，隨后其與下或中置式芯軸92對應的兩端配合安裝，使用激光對各個凸輪片10、軸承擋4兩側或單側與下或中置式芯軸92的接觸部位進行焊接，如圖5-6所示，確保各個凸輪片10、軸承擋4與下或中置式芯軸92的結合力。完成激光焊接后的凸輪軸，再經過銑鍵槽，精磨外圓，精磨凸輪片，最終完成如圖5和圖6所示的下或中置式凸輪軸成品的制備。

實施例4

請參考圖3至圖4，圖中的一種上置式凸輪軸7的制備方法：包括如下步驟：

1、準備上述內層11物料，所述內層由以下組份組成：5份c，35份cu，18份mo，110份cr，16份ni，5份si，1850份fe；該物料的顆粒度為160μm，通過混料設備進行混料，將經過精密稱重的混料倒入專用模具內整平；

2、在880mpa壓力下將內層物料壓制成與凸輪片形狀對應的內層毛坯即內層環狀毛坯；

3、將內層毛坯在真空爐內進行真空燒結，在燒結爐內燒結溫度為1210℃，時間52分鐘，隨真空爐冷卻后內層毛坯燒結成形；

4、準備上述外層12物料，外層由以下組份組成：3.6份c，2.7份cu，1.2份mo，8份cr，2.8份ni，0.55份si，180份fe，對外層物料的準備時間與準備內層物料的時間及步驟不沖突，該物料的顆粒度為160μm，經過混料設備混料后備用；

5、將上述燒結好的內層毛坯放入外層成型模具內，該外層成型模具形狀與凸輪片形狀對應；將上述外層物料填充上述外層成型模具內，在880mpa壓力下將外層物料壓制成與凸輪片形狀對應的外層毛坯從而使外層和內層壓制成具有內外雙層結構的凸輪片毛坯；

6、凸輪片毛坯真空燒結，在燒結爐內燒結溫度為820℃，時間50分鐘；

7、待燒結爐溫度降至700度，取出并進行密壓得到密度8.1g/cm3的致密件；

8、將步驟7中的密壓后凸輪片放入真空爐淬火爐加熱到870℃，進行真空淬火，再加熱到215℃保溫0.75h，進行去應力，對去應力后后的凸輪片10進行磨兩端面、基圓定位磨內孔、內孔定位磨孔口倒角等機加工，完成高密度雙層復合材料凸輪片成品的制作；

9、將進氣凸輪片1，排氣凸輪片2和制動凸輪片3按要求的位置和角度安裝在上置式芯軸91相應的位置上，上置式芯軸91材質為45號鋼。上置式芯軸91外壁經過車削形成軸承檔的形狀。凸輪片10內壁與上置式芯軸91外徑采用過盈配合或者過渡配合的方式，每安裝完一個凸輪片10后，使用拉漲頭或推漲頭對芯軸內徑進行擴管，使得該凸輪片10能被牢固的結合在上置式芯軸91上，其漲緊力達到可以抵抗100牛米以上的扭矩，這樣重復操作，直至完成所有凸輪片10的安裝，使用液氮作為驅動使驅動端5和尾端6收縮，隨后其與上置式芯軸91對應的兩端配合安裝，使用激光對各個凸輪片10兩側或單側與上置式芯軸91的接觸部位進行焊接，如圖3-4所示，確保各個凸輪片10與上置式芯軸91的結合力。完成激光焊接后的凸輪軸，再經過銑鍵槽，精磨外圓，精磨凸輪片，最終完成如圖3和圖4所示的上置式凸輪軸成品的制作。

請參考圖5至圖6，圖中的一種下或中置式凸輪軸8的制備方法：包括如下步驟：

1、準備上述內層11物料，4份c，30份cu，21份mo，100份cr，15份ni，6份si，1800份fe；該物料的顆粒度為160μm，通過混料設備進行混料，將經過精密稱重的混料倒入專用模具內整平，

2、在880mpa壓力下將內層物料壓制成與凸輪片形狀對應的內層毛坯即內層環狀毛坯；

3、將內層毛坯在真空爐內進行真空燒結，在燒結爐內燒結溫度為1050℃，時間90分鐘，隨真空爐冷卻后內層毛坯燒結成形；

4、準備上述外層12物料，外層由以下組份組成：3份c，2.9份cu，1.2份mo，9份cr，2.6份ni，0.6份si，182份fe，對外層物料的準備時間與準備內層物料的時間及步驟不沖突，該物料的顆粒度為130μm，經過混料設備混料后備用；

5、將上述燒結好的內層毛坯放入外層成型模具內，該外層成型模具形狀與凸輪片形狀對應；將上述外層物料填充上述外層成型模具內，在880mpa壓力下將外層物料壓制成與凸輪片形狀對應的外層毛坯從而使外層和內層壓制成具有內外雙層結構的凸輪片毛坯；

6、凸輪片毛坯真空燒結，在燒結爐內燒結溫度為950℃，時間66分鐘；

7、待燒結爐溫度降至700度，取出并進行密壓得到密度8.1g/cm3的致密件；

8、將步驟7中的密壓后凸輪片放入真空爐淬火爐加熱到870℃，進行真空淬火，再加熱到215℃保溫0.75h，進行去應力，對去應力后后的凸輪片10進行磨兩端面、基圓定位磨內孔、內孔定位磨孔口倒角等機加工，完成高密度雙層復合材料凸輪片成品的制作；

9、將進氣凸輪片1，排氣凸輪片2、軸承檔4按要求的位置和角度安裝在下或中置式芯軸92相應的位置上，下或中置式芯軸92材質為高碳合金鋼，各凸輪片10或軸承檔4內壁與下或中置式芯軸92外徑采用過盈配合或者過渡配合的方式，每安裝完一個凸輪片10或軸承檔4后，使用拉漲頭或推漲頭對下或中置式芯軸92內徑進行擴管，使得該凸輪片10或軸承檔4能被牢固的結合在下或中置式芯軸92上，其漲緊力達到可以抵抗100牛米以上的扭矩，這樣重復操作，直至完成所有凸輪片10和軸承檔4的安裝，使用液氮使驅動端5和尾端6收縮，隨后其與下或中置式芯軸92對應的兩端配合安裝，使用激光對各個凸輪片10、軸承擋4兩側或單側與下或中置式芯軸92的接觸部位進行焊接，如圖5-6所示，確保各個凸輪片10、軸承擋4與下或中置式芯軸92的結合力。完成激光焊接后的凸輪軸，再經過銑鍵槽，精磨外圓，精磨凸輪片，最終完成如圖5-圖6所示的下或中置式凸輪軸成品的制備。