曲軸軸頸圓角淬火工藝
2019-11-30
曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟，曲軸的質(zhì)量直接影響汽車整機(jī)的質(zhì)量。轎車用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸頸通常采用中頻感應(yīng)淬火工藝，一汽集團(tuán)在曲軸表面熱處理上主要采用旋轉(zhuǎn)淬火技術(shù)，對主軸頸、連桿頸、法蘭及止推面進(jìn)行表面處理，這種工藝已有二十余年的歷史。隨著科技的進(jìn)步，人們對曲軸熱處理的要求也越來越高，現(xiàn)在多數(shù)知名的汽車及柴油機(jī)生產(chǎn)廠已經(jīng)開始對曲軸的圓角進(jìn)行強(qiáng)化處理，這樣能極大地提高曲軸的使用壽命及轎車整機(jī)質(zhì)量。
按照傳統(tǒng)生產(chǎn)作業(yè)方式，曲軸不進(jìn)行圓角淬火，但是曲軸的破壞方式恰恰就是從圓角處斷裂，是最薄弱的部位，也是曲軸受力最大的部位。曲軸工作時(shí)所受到的力是相當(dāng)復(fù)雜的，主軸頸、連桿頸和曲柄臂受力情況各不相同，但主要承受反復(fù)彎曲和扭轉(zhuǎn)負(fù)荷，而主軸頸和連桿頸還要承受強(qiáng)烈的摩擦。曲軸的損壞形式主要是疲勞引起的斷裂和軸頸的磨損，因此提高曲軸疲勞強(qiáng)度是擺在我們面前的首要任務(wù)。
曲軸斷裂多為疲勞斷裂，而疲勞源位于曲軸受力最大的連桿頸下止點(diǎn)R圓角處，故曲軸軸頸經(jīng)過感應(yīng)淬火后，可以提高軸頸硬度，增加其耐磨性，且軸頸圓角淬火后，曲軸的疲勞強(qiáng)度大幅提高，從而其疲勞斷裂的可能性大幅減小。另外，曲軸毛坯經(jīng)去應(yīng)力退火，有效地消除了鍛造過程產(chǎn)生的應(yīng)力，使得其后冷加工應(yīng)力減小，淬火前應(yīng)力得到釋放，淬火后變形量也大幅減小。
提高曲軸疲勞強(qiáng)度有兩種方法：一是選取不同的材料，如用合金材料取代45鋼；二是采用不同的工藝，如對45鋼曲軸采用圓角感應(yīng)淬火，對曲軸圓角進(jìn)行滾壓，對曲軸進(jìn)行整體氮化等。試驗(yàn)證明，圓角感應(yīng)淬火曲軸有最高的疲勞強(qiáng)度（996MPa），圓角滾壓曲軸疲勞強(qiáng)度次之（890MPa），氮化曲軸第三（720MPa）。采用圓角滾壓的方法，配套設(shè)備投資較大，需2000多萬元；采用氮化的方法，效率低，公司沒有生產(chǎn)設(shè)備及能力；針對公司設(shè)備的實(shí)際情況，采用曲軸圓角感應(yīng)淬火的方法，只需增加感應(yīng)器及工藝，投入最小，見效最快，是提高曲軸疲勞強(qiáng)度最經(jīng)濟(jì)、有效的方法。下面對一種曲軸軸頸圓角淬火工藝加以介紹。
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