曲轴轴颈圆角淬火工艺
2019-11-30
曲轴是发动机的心脏,曲轴的质量直接影响汽车整机的质量。轿车用发动机曲轴轴颈通常采用中频感应淬火工艺,一汽集团在曲轴表面热处理上主要采用旋转淬火技术,对主轴颈、连杆颈、法兰及止推面进行表面处理,这种工艺已有二十余年的历史。随着科技的进步,人们对曲轴热处理的要求也越来越高,现在多数知名的汽车及柴油机生产厂已经开始对曲轴的圆角进行强化处理,这样能极大地提高曲轴的使用寿命及轿车整机质量。
按照传统生产作业方式,曲轴不进行圆角淬火,但是曲轴的破坏方式恰恰就是从圆角处断裂,是最薄弱的部位,也是曲轴受力最大的部位。曲轴工作时所受到的力是相当复杂的,主轴颈、连杆颈和曲柄臂受力情况各不相同,但主要承受反复弯曲和扭转负荷,而主轴颈和连杆颈还要承受强烈的摩擦。曲轴的损坏形式主要是疲劳引起的断裂和轴颈的磨损,因此提高曲轴疲劳强度是摆在我们面前的首要任务。
曲轴断裂多为疲劳断裂,而疲劳源位于曲轴受力最大的连杆颈下止点R圆角处,故曲轴轴颈经过感应淬火后,可以提高轴颈硬度,增加其耐磨性,且轴颈圆角淬火后,曲轴的疲劳强度大幅提高,从而其疲劳断裂的可能性大幅减小。另外,曲轴毛坯经去应力退火,有效地消除了锻造过程产生的应力,使得其后冷加工应力减小,淬火前应力得到释放,淬火后变形量也大幅减小。
提高曲轴疲劳强度有两种方法:一是选取不同的材料,如用合金材料取代45钢;二是采用不同的工艺,如对45钢曲轴采用圆角感应淬火,对曲轴圆角进行滚压,对曲轴进行整体氮化等。试验证明,圆角感应淬火曲轴有最高的疲劳强度(996MPa),圆角滚压曲轴疲劳强度次之(890MPa),氮化曲轴第三(720MPa)。采用圆角滚压的方法,配套设备投资较大,需2000多万元;采用氮化的方法,效率低,公司没有生产设备及能力;针对公司设备的实际情况,采用曲轴圆角感应淬火的方法,只需增加感应器及工艺,投入最小,见效最快,是提高曲轴疲劳强度最经济、有效的方法。下面对一种曲轴轴颈圆角淬火工艺加以介绍。
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