專利名稱：凹凸輪及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凹凸輪及其制造方法，特別涉及一種制造高硬度及具有自潤效果 的凹凸輪的制造方法。
背景技術(shù)：
鉸鏈(hinge)為一種使兩元件相互旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)，常見于鉸接筆記型計算機的 掀蓋與底座或掀蓋式手機等電子產(chǎn)品上。其中，鉸鏈由固定座、設(shè)置于固定座上的軸桿、多 個墊片及用以提供扭力的凹凸輪構(gòu)成。其中，凹凸輪提供機械行程(mechanical stroke), 以供掀蓋保持至特定定位位置，以便于使用者操作。由于隨掀蓋轉(zhuǎn)動位置的不同，使得凹凸輪所承載的扭力呈往復(fù)變化，且最大扭力 值與最小扭力值之差很大。如果凹凸輪硬度不足，容易在多次使用后便因材料疲勞而磨損， 進而縮短使用壽命。為強化硬度，現(xiàn)有技術(shù)的凹凸輪制造完成后，需再經(jīng)由滲碳淬火熱處理 步驟，以改變凹凸輪表面材質(zhì)的晶相結(jié)構(gòu)，或以鍛造(forge)等方式提升其表面硬度，而這 種后加工方式需花費較多時間及較高的生產(chǎn)成本。此外，現(xiàn)有凹凸輪為減少多次操作導(dǎo)致的磨損，通常會在其摩擦表面開設(shè)儲油溝 槽等方式，以提供凹凸輪潤滑效果。然而，當凹凸輪摩擦面開設(shè)儲油溝槽后，由于摩擦面積 減小，導(dǎo)致凹凸輪的扭力值不足，容易產(chǎn)生打滑的現(xiàn)象，且因油脂不易吸附，容易在多次使 用后產(chǎn)生漏油，污染整個結(jié)構(gòu)，使鉸鏈結(jié)構(gòu)無法發(fā)揮正常功能。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種凹凸輪及其制造方法， 以解決現(xiàn)有技術(shù)中凹凸輪強度不足的問題。根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種凹凸輪的制造方法，用于制造凹凸輪，所述方法包括 下列步驟首先，提供多種粉末基材，所述多種粉末基材為鐵基材、碳基材及鉻基材；接著， 混合多種粉末基材；接著，燒結(jié)多種粉末基材，使其形成凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)；最后，氣化位于 凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)表面的鉻基材，使燒結(jié)結(jié)構(gòu)的表面形成多個微孔。其中，當混合多種粉末基材后，還包括將所述多種粉末基材注入到模具中的步驟。其中，還將所述多種粉末基材與黏著劑混合，以金屬粉末射出成形的方式形成所 述凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)。其中，凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)通過用真空爐具調(diào)整燒結(jié)溫度與燒結(jié)壓力的方式成形。其中，通過抽離真空爐具內(nèi)的氣體，使環(huán)境氣壓低于鉻基材的飽和蒸汽壓，從而加 速氣化位于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)表面的鉻基材，以形成多個微孔的表面。根據(jù)本發(fā)明的另一目的，提出一種凹凸輪，包括凹凸輪結(jié)構(gòu)，其表面形成有多個微 孔，微孔可用以儲存潤滑劑，且凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)的平均洛式硬度C尺度(HRC)大于50。承上所述，根據(jù)本發(fā)明的凹凸輪的制造方法，可通過混合較高碳基材，并通過粉末 冶金或金屬粉末射出成形的方式形成凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)，再通過氣化燒結(jié)結(jié)構(gòu)表面的鉻基材
4形成微孔，以制造出高硬度且可利用表面微孔儲油并具有自潤效果的凹凸輪。


圖1為本發(fā)明的凹凸輪的制造方法的實施例的步驟流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明涉及一種凹凸輪及其制造方法，所述凹凸輪具有凹凸輪結(jié)構(gòu)，其表面形成 多個微孔，且微孔內(nèi)儲存潤滑劑，其中，凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)的平均洛式硬度(HRC)大于50，其 中，本發(fā)明的凹凸輪的制造方法如下所述參照圖1，圖1為本發(fā)明的凹凸輪的制造方法的實施例的步驟流程圖。在這個實施 例中，凹凸輪的制造方法可用于制造鉸鏈的凹凸輪，并包括下列步驟S11 提供多種粉末基材，所述多種粉末基材可為鐵基材、碳基材及鉻基材；S12 混合多種粉末基材；S13 將所述多種粉末基材注入到模具中；S14 燒結(jié)所述多種粉末基材，使其以粉末冶金(powder metallurgy)的方式形成 凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)；S15 氣化位于凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)表面的鉻基材，使燒結(jié)結(jié)構(gòu)的表面形成多個微孔；S16 將所述凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)浸泡到潤滑劑內(nèi)，以將所述潤滑劑儲存到所述多個微 孔內(nèi)。其中，還可將上述的粉末基材與黏著劑混合，通過黏著劑，如油脂或蠟，黏附粉 末基材，經(jīng)加熱而形成黏著流體(Viscous flow)，并將其以金屬粉末射出成形(metal injection molding,MIM)的方式射入填注于模具內(nèi)，并通過溶劑脫脂或熱脫脂去除黏附于 粉末基材的黏著劑后燒結(jié)成形。其中，粉末基材注入模具的方式可以以射出或壓結(jié)的方式 來實施，混合粉末基材的方式可以通過混練機攪拌混合，鉸鏈則可用于筆記型計算機、數(shù)字 移動裝置或大屏幕顯示器的轉(zhuǎn)動構(gòu)件上，但并不限于此。此外，在燒結(jié)過程中，可通過控制燒結(jié)溫度和燒結(jié)壓力，使鐵基材與碳基材因固 態(tài)擴散或瞬時液相的擴散作用而產(chǎn)生共析反應(yīng)(eutectoid reaction)而形成鐵素體 (Ferrite)、奧氏體(Austenite)、滲碳體(Cementite，F(xiàn)e3C)或珠光體(Pearlite)等鐵碳共 析固溶體。其中，滲碳體為一種具有斜方晶系結(jié)構(gòu)間隙的化合物，因此硬度很高，且具有高 抗磨性。因此，本發(fā)明的凹凸輪的制造方法可通過調(diào)整燒結(jié)溫度及燒結(jié)時間以混合燒結(jié)碳 基材含量高(約0. 5%至1. 5% )的粉末基材，來提升滲碳體的析出量，使凹凸輪可以以固 溶強化的方式，即通過使溶質(zhì)原子進入溶劑晶格，使結(jié)晶晶格發(fā)生畸變以提升固溶體的強 度和硬度，從而提升凹凸輪硬度值至平均洛式硬度(HRC)50以上，以有效提升扭力負載值。此外，可將凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)置于真空爐具中，調(diào)整燒結(jié)溫度與燒結(jié)壓力，并抽離 真空爐具內(nèi)的氣體，使真空爐具內(nèi)保持真空狀態(tài)，通過使氣氛(環(huán)境)壓力低于鉻基材的飽 和蒸汽壓(saturation vapor pressure)等方式，提升燒結(jié)結(jié)構(gòu)表面鉻基材的氣化速率，使 燒結(jié)結(jié)構(gòu)的表面因鉻基材揮發(fā)而形成多個微孔。此外，通過上述凹凸輪的制造方法，可將燒結(jié)結(jié)構(gòu)外側(cè)的相對密度保持在80% 95%，所述燒結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的相對密度為95% 98%，使得燒結(jié)結(jié)構(gòu)外側(cè)的微孔數(shù)量大于內(nèi)側(cè)的微孔數(shù)量，使大部分的潤滑劑可儲存至燒結(jié)結(jié)構(gòu)的外側(cè)，以發(fā)揮最佳潤滑效果。在本實 施例中，潤滑劑可以以油或蠟來實施，但并不限于此。此外，本發(fā)明的凹凸輪的制造方法，可通過控制鉻基材的含量來提升凹凸輪的抗 銹蝕能力。綜上所述，本發(fā)明的凹凸輪的制造方法，其優(yōu)點在于可通過粉末冶金的制造技術(shù) 混合燒結(jié)碳基材含量高的粉末基材，使鐵基材與碳基材可通過共析反應(yīng)形成高含量的滲碳 體，以提升凹凸輪的硬度值，使應(yīng)用本發(fā)明方法所制造的凹凸輪可承受往復(fù)扭力變化及高 扭力承載。本發(fā)明的凹凸輪的制造方法的另一優(yōu)點在于可通過抽離真空爐具內(nèi)的氣體，以輔 助氣化位于燒結(jié)結(jié)構(gòu)表面的鉻基材，使凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)的表面形成多個微孔從而可儲存潤 滑油，使凹凸輪具有自潤(self lubricating)的效果，而不需額外開設(shè)儲油槽。以上所述僅為舉例性，而不是限制性的。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對其 進行的等效修改或變更，均應(yīng)包含于權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
一種凹凸輪的制造方法，包括下列步驟提供多種粉末基材，所述多種粉末基材為鐵基材、碳基材及鉻基材；混合所述多種粉末基材；燒結(jié)所述多種粉末基材，使所述多種粉末基材形成凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)；氣化位于所述凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)表面的所述鉻基材，使所述燒結(jié)結(jié)構(gòu)的表面形成多個微孔。
2.如權(quán)利要求1所述的凹凸輪的制造方法，其中，當混合所述多種粉末基材后，還包括 將所述多種粉末基材注入到模具中的步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的凹凸輪的制造方法，其中，還將所述多種粉末基材與黏著劑混 合，以金屬粉末射出成形的方式形成所述凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的凹凸輪的制造方法，其中，通過將所述凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)置在 真空爐具內(nèi)燒結(jié)成形。
5.如權(quán)利要求4所述的凹凸輪的制造方法，所述方法通過抽離所述真空爐具內(nèi)的氣 體，輔助氣化位于所述凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)表面的鉻基材。
6.如權(quán)利要求1所述的凹凸輪的制造方法，其中，當所述燒結(jié)結(jié)構(gòu)的外側(cè)形成多個微 孔后，還包括將所述凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)浸泡到潤滑劑內(nèi)，以將所述潤滑劑儲存到所述多個微 孔的步驟。
7.如權(quán)利要求6所述的凹凸輪的制造方法，其中，所述潤滑劑為油或蠟。
8.如權(quán)利要求1所述的凹凸輪的制造方法，其中，所述多種粉末基材形成所述凹凸輪 燒結(jié)結(jié)構(gòu)時，所述碳基材與鐵基材進行析出反應(yīng)，以硬化所述凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的凹凸輪的制造方法，其中，通過所述碳基材與所述鐵基材進行 所述析出反應(yīng)形成滲碳體。
10.如權(quán)利要求9所述的凹凸輪的制造方法，其中，通過調(diào)整真空爐具的燒結(jié)溫度及燒 結(jié)時間而析出成形所述滲碳體。
11.如權(quán)利要求1所述的凹凸輪的制造方法，其中，通過固態(tài)擴散或瞬時液相的方式將 所述多種粉末基材結(jié)合成所述凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求1所述的凹凸輪的制造方法，其中，所述凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)外側(cè)的相對密 度低于所述凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的相對密度。
13.如權(quán)利要求12所述的凹凸輪的制造方法，其中，所述凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)外側(cè)的相對 密度為80% 95%，所述凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的相對密度為95% 98%。
14.如權(quán)利要求1所述的凹凸輪的制造方法，其中，所述凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)的平均洛氏硬 度HRC大于50。
15.一種凹凸輪，包括凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)，所述凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)的表面形成有多個微孔，所述多個微孔儲存潤 滑劑，且所述凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)的平均洛式硬度HRC大于50。
16.如權(quán)利要求15所述的凹凸輪，其中，所述凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)通過鐵基材、碳基材及鉻 基材混合后燒結(jié)形成。
17.如權(quán)利要求15所述的凹凸輪，其中，所述凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)通過設(shè)置于真空爐具內(nèi) 燒結(jié)成形。
18.如權(quán)利要求15所述的凹凸輪，其中，所述潤滑劑為油或蠟。
19.如權(quán)利要求16所述的凹凸輪，其中，通過所述碳基材與所述鐵基材的析出反應(yīng)形 成滲碳體。
20.如權(quán)利要求15所述的凹凸輪，其中，所述凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)外側(cè)的相對密度低于所 述凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的相對密度。
21.如權(quán)利要求15項所述的凹凸輪，其中，所述凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)外側(cè)的相對密度為 80 % 95 %，該凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的相對密度為95 % 98 %。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種凹凸輪及其制造方法，其中凹凸輪的制造方法用于制造上述凹凸輪，并包含下列步驟首先，提供多種粉末基材，所述多種粉末基材分別為鐵基材、碳基材及鉻基材；接著，混合多種粉末基材；接著，燒結(jié)多種粉末基材，使粉末基材形成凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)；最后，氣化位于凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)的鉻基材，使凹凸輪燒結(jié)結(jié)構(gòu)的表面形成多個微孔。因此，本發(fā)明的凹凸輪的制造方法可通過控制碳基材、鐵基材與鉻基材的混合比例及儲油于凹凸輪表面的微孔內(nèi)，從而可獲得高硬度且具有自潤效果的凹凸輪，從而可適用于筆記型計算機等電子產(chǎn)品的鉸鏈上。
文檔編號B22F3/11GK101927347SQ20091014937
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
發(fā)明者蔡駿宏, 邱耀弘 申請人:晟銘電子科技股份有限公司