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曲軸圓角淬火技術

發(fā)布時間：2012-02-09 16:09:00    點擊次數(shù)：

        曲軸是內(nèi)燃機中的最重要的零件之一，它的使用壽命往往決定了內(nèi)燃機的使用壽命。感應淬火技術用于曲軸軸頸硬化，大大地提高了曲軸的耐磨性，從而提高了內(nèi)燃機的工作壽命（當時主要問題是曲軸硬度低耐磨性差）。近幾十年來曲軸的疲勞斷裂又突顯出來，而且疲勞源多發(fā)生在連桿軸頸曲柄內(nèi)側(cè)的圓角處，為此許多廠家提出提高曲軸的疲勞強度的要求。提高曲軸疲勞強度的關鍵是提高曲軸圓角的殘余壓縮應力。曲軸圓角（含軸頸）的感應淬火是使圓角獲得>600MPa巨大殘余壓縮應力******方法。日本某一公司對內(nèi)燃機曲軸進行了系列的彎曲疲勞實驗，實驗證明圓角感應淬火曲軸有最高的疲勞強度（996MPa），圓角滾壓曲軸疲勞強度為次（890MPa），氮化曲軸第三（720MPa）。

      曲軸圓角淬火一般要使用“半圈感應器”淬火。它是將感應器扣在軸頸上，曲軸在旋轉(zhuǎn)中進行加熱和噴水淬火（也有在曲軸軸頸加熱到淬火溫度后，翻入水池中進行冷卻淬火）。這種方法不僅方便了曲軸進出感應器，簡化了淬火機床的動作，也同時也解決了用傳統(tǒng)的分合式感應器淬火經(jīng)常出現(xiàn)的油孔裂紋、硬化區(qū)域?qū)捳痪⒂不瘜雍穸炔痪妥冃未蟮葐栴}。業(yè)內(nèi)人士普遍認為依洛森淬火法是曲軸感應淬火技術的一大進步。有資料表明，曲軸軸頸感應淬火可將發(fā)動機壽命提高到8000小時，而軸頸及圓角感應淬火可使發(fā)動機壽命提高到10000小時。

       實現(xiàn)圓角淬火必須解決的關鍵技術是功率分配技術。曲軸“半圈感應器”淬火涉及到許多技術，例如變頻電源、淬火機床及感應器等，這些技術也是很重要的，但這些技術我國在80年代初期已初步解決。記得當年，我和我的同事在進行曲軸圓角淬火工藝研究時遇到了這樣的難題：曲軸的連桿軸頸用半圈感應器加熱時，當曲柄內(nèi)側(cè)圓角剛剛達到淬火溫度的時候，連桿軸頸外側(cè)的軸肩已經(jīng)熔化。究其原因是曲軸的結構造成的。連桿軸頸的圓角周邊的質(zhì)量環(huán)境有很大差異，在曲柄內(nèi)側(cè)的圓角里面“肉厚”，有較大的熱容量，在圓角表面達到淬火溫度的同時也有一定的熱量傳導到里面去了；而其反方向因圓角里面“肉薄”，熱容量自然要小些，當圓角表面達到淬火溫度的時候，有同樣多的熱量向里面?zhèn)鲗?，但因為“肉薄”，容納熱量的材料質(zhì)量少，而軸肩處是“半島”形狀，其里面能夠接受傳導來熱量的體積有限，于是產(chǎn)生了熱量堆積，致使軸肩熔化。顯然要完好地進行曲軸圓角的淬火加熱，曲柄內(nèi)側(cè)和曲柄外側(cè)的加熱功率應該是變化的，即曲柄內(nèi)側(cè)功率要大，曲柄外側(cè)功率要小，這一技術被稱為功率分配技術?？上М敃r我國還沒有這種技術，我和我的同事只能搖頭嘆息。上海恒精公司在90年代中期率先開發(fā)成功這一技術，并成功地用于大小曲軸的圓角淬火。該技術是在曲柄內(nèi)側(cè)加熱時提供100%的功率，在曲柄外側(cè)加熱時提供60%（或70%）的功率，并且隨著曲軸的轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)15°角增加（或減小）一定量的功率。




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