鋼質曲軸圓角工藝研究

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摘要：針對鋼質曲軸圓角強化工藝研究及強化效果進行了分析。

關鍵詞：曲軸；圓角；試驗

1概述

曲軸是發動機的重要零部件，曲軸的安全系數是整機安全系數提高的可靠保證。曲軸常用的強化方式主要是表面淬火技術，對連桿頸、主軸頸、法蘭及止推面進行表面處理提高耐磨性能，這種工藝在我們加工線應用已有二十余年的歷史；隨著工藝技術的進步和發動機升功率的提升，人們對曲軸熱處理的要求發生了改變，除了耐磨性能要求外增加了強度提升的要求，提升強度需要對曲軸的圓角進行強化處理，這樣才能提高曲軸的強度滿足柴油機整機使用要求。國外技術資料通常有兩種方法可以提高曲軸的疲勞強度。一是采用圓角感應淬火，二是采用圓角滾壓，主要是對圓角進行強化處理來實現曲軸整體強度的提升。

2強化方案選擇

首先根據研究資料顯示，如表1。結合我們生產線實際情況，我們曲軸的材質45鋼、42GrMoA以兩種鋼質曲軸為主，因此優先選用軸徑和圓角同時淬火的強化處理路線。

3方案實施

3.1曲軸毛坯的充分去應力處理按照軸徑和圓角同時淬火的強化處理路線的特點，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圓角淬火工藝參數確定根據確定的工藝參數范圍，進行多組參數試驗，將試驗后的樣件送工藝材料研究所進行硬度、淬硬層深度和金相組織等參數的檢驗。根據檢驗情況確定最好的工藝參數進行細化調整，最終確定設備工藝參數如表2。3.3切樣經過調試最終效果可以達到預計要求，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，根據工藝材料研究所的檢測，硬度和層深、組織均符合設計要求。

4疲勞試驗對比

4.1曲軸僅進行軸頸淬火的疲勞試驗結果（圓角不淬火）（表3）根據試樣的疲勞試驗數據，按照QC/T637-2000標準規定的算法要求，計算圓角未感應淬火工藝路線的成品曲軸的彎矩疲勞極限:由統計計算后結果可得，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%）=1358.33N•m；而存活率為99.9%的彎矩疲勞極限M-1（99.9%）=1161.68N•m；4.2軸頸和圓角同時淬火曲軸疲勞試驗結果（表4）根據試樣的疲勞試驗數據，按照QC/T637-2000標準規定的算法要求，計算圓角和軸徑同時進行感應淬火強化工藝路線的成品曲軸的彎矩疲勞極限:由統計計算后結果可得，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%）=2883.33N•m；其存活率為99.9%的彎矩疲勞極限M-1（99.9%）=2439.62N•m。

5結論

通過對比試驗結果顯示：我們LR系列型號的鋼質曲軸經過圓角強化的處理后，疲勞強度大幅提高，也就是說曲軸的強度得到了大幅提升，同時按照QC/T637-2000標準里規定的存活率為99.9%的彎矩疲勞極限M-1計算，曲軸的疲勞強度為提高了110%，這樣工藝處理的曲軸可以承受更大的爆發壓力，可以滿足更大升功率發動機的使用要求。在現有發動機行業，20KW/L以上的發動機曲軸全部需要做圓角淬火強化處理，以滿足發動機的整機使用要求。

作者:王云飛 高上 單位:一拖（洛陽）柴油機有限公司