鋼質(zhì)曲軸圓角工藝研究論文
摘要：針對鋼質(zhì)曲軸圓角強(qiáng)化工藝研究及強(qiáng)化效果進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：曲軸；圓角；試驗
1概述
曲軸是發(fā)動機(jī)的重要零部件，曲軸的安全系數(shù)是整機(jī)安全系數(shù)提高的可靠保證。曲軸常用的強(qiáng)化方式主要是表面淬火技術(shù)，對連桿頸、主軸頸、法蘭及止推面進(jìn)行表面處理提高耐磨性能，這種工藝在我們加工線應(yīng)用已有二十余年的歷史；隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)動機(jī)升功率的提升，人們對曲軸熱處理的要求發(fā)生了改變，除了耐磨性能要求外增加了強(qiáng)度提升的要求，提升強(qiáng)度需要對曲軸的圓角進(jìn)行強(qiáng)化處理，這樣才能提高曲軸的強(qiáng)度滿足柴油機(jī)整機(jī)使用要求。國外技術(shù)資料通常有兩種方法可以提高曲軸的疲勞強(qiáng)度。一是采用圓角感應(yīng)淬火，二是采用圓角滾壓，主要是對圓角進(jìn)行強(qiáng)化處理來實現(xiàn)曲軸整體強(qiáng)度的提升。
2強(qiáng)化方案選擇
首先根據(jù)研究資料顯示。結(jié)合我們生產(chǎn)線實際情況，我們曲軸的材質(zhì)45鋼、42GrMoA以兩種鋼質(zhì)曲軸為主，因此優(yōu)先選用軸徑和圓角同時淬火的強(qiáng)化處理路線。
3方案實施
3.1曲軸毛坯的充分去應(yīng)力處理按照軸徑和圓角同時淬火的強(qiáng)化處理路線的特點(diǎn)，主要解決難題為曲軸整體變形量比較大，因此需要將曲軸毛坯20根做針對性處理，即二次正火處理：工藝參數(shù)為560℃，在井式爐中保溫6小時后空冷至常溫。3.2圓角淬火工藝參數(shù)確定根據(jù)確定的工藝參數(shù)范圍，進(jìn)行多組參數(shù)試驗，將試驗后的樣件送工藝材料研究所進(jìn)行硬度、淬硬層深度和金相組織等參數(shù)的檢驗。根據(jù)檢驗情況確定最好的工藝參數(shù)進(jìn)行細(xì)化調(diào)整，最終確定設(shè)備工藝參數(shù)如表2。3.3切樣經(jīng)過調(diào)試最終效果可以達(dá)到預(yù)計要求，下面的.照片是最終工藝定型后圓角淬火后的斷面切樣照片，根據(jù)工藝材料研究所的檢測，硬度和層深、組織均符合設(shè)計要求。
4疲勞試驗對比
4.1曲軸僅進(jìn)行軸頸淬火的疲勞試驗結(jié)果（圓角不淬火）（表3）根據(jù)試樣的疲勞試驗數(shù)據(jù)，按照QC/T637-2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的算法要求，計算圓角未感應(yīng)淬火工藝路線的成品曲軸的彎矩疲勞極限:由統(tǒng)計計算后結(jié)果可得，所得M-1滿足置信度為95%、相對誤差≤5%的要求，其存活率為50%的彎矩疲勞極限M-1（50%）=1358.33Nm；而存活率為99.9%的彎矩疲勞極限M-1（99.9%）=1161.68Nm；
4.2軸頸和圓角同時淬火曲軸疲勞試驗結(jié)果（表4）根據(jù)試樣的疲勞試驗數(shù)據(jù)，按照QC/T637-2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的算法要求，計算圓角和軸徑同時進(jìn)行感應(yīng)淬火強(qiáng)化工藝路線的成品曲軸的彎矩疲勞極限:由統(tǒng)計計算后結(jié)果可得，所得M-1滿足置信度為95%、相對誤差≤5%的要求，其存活率為50%的彎矩疲勞極限M-1（50%）=2883.33Nm；其存活率為99.9%的彎矩疲勞極限M-1（99.9%）=2439.62Nm。
5結(jié)論
通過對比試驗結(jié)果顯示：我們LR系列型號的鋼質(zhì)曲軸經(jīng)過圓角強(qiáng)化的處理后，疲勞強(qiáng)度大幅提高，也就是說曲軸的強(qiáng)度得到了大幅提升，同時按照QC/T637-2000標(biāo)準(zhǔn)里規(guī)定的存活率為99.9%的彎矩疲勞極限M-1計算，曲軸的疲勞強(qiáng)度為提高了110%，這樣工藝處理的曲軸可以承受更大的爆發(fā)壓力，可以滿足更大升功率發(fā)動機(jī)的使用要求。在現(xiàn)有發(fā)動機(jī)行業(yè)，20KW/L以上的發(fā)動機(jī)曲軸全部需要做圓角淬火強(qiáng)化處理，以滿足發(fā)動機(jī)的整機(jī)使用要求。
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