技术领域
[0001] 本
发明涉及
汽车制造,具体是汽车
发动机曲轴的圆角淬火方法。
背景技术
[0002] 曲轴是发动机中的重要零件,其主要损坏形式为疲劳断裂和轴颈的磨损,因此,提高曲轴使用性能的目标就是提高其疲劳强度和
耐磨性。采用曲轴圆角感应淬火强化工艺,可显著提高疲劳强度,是提高发动机输出功率、延长曲轴使用寿命的有效途径。在各种
热处理技术和表面强化技术长足发展的今天,圆角感应淬火强化仍然是目前曲轴(特别是大功率发动机或
增压发动机曲轴)首选的强化技术。
[0003] 现有的汽车发动机曲轴的圆角淬火方法存在问题:1、淬火层深度检测、控制主要是采用金相法进行的,对取样检测部位规定的不太严格,因而对曲轴各部位的硬度梯度及硬化层均匀性控制不太理想;2、由于控制方法不完善,因而在淬火后存在一定比例
变形超差曲轴。
发明内容
[0004] 本发明提供一种曲轴圆角淬火方法,以获得均匀合理的硬化层形状,并控制曲轴淬火后的跳动量。
[0005] 本发明还提供一种曲轴圆角淬火层深度检测的方法。
[0006] 为了解决
现有技术存在的问题,实现上述目的,本发明针对问题进行了改进:1、用硬度法按0.5mm梯度进行检测,对取样、检测部位进行明确要求,通过采取控制感应器间隙匹配、
连杆变功率幅度和
位置调节、工艺参数优化等措施,保证加热中侧面、圆角与轴颈各部的
温度场均匀,获得均匀合理的硬化层形状。2、通过分析变形规律,在淬火顺序设计、变功率控制、工艺参数优化等几个方面的研究和控制,曲轴淬火后的跳动量得到完全控制。
[0007] 本发明的曲轴圆角淬火方法,采用TQK-1A曲轴淬火机床,加热电源为200Kw晶体管固态(IGBT)中频感应电源,
曲拐内外侧功率调节差为20~40%,淬火顺序为4连→3连→2连→5连→6连→1连→4主→3主→2主→5主→6主→7主→1主,淬火介质浓度8-10%、温度15-28℃,淬火后进行210℃、2小时回火处理。
[0008] 曲轴淬火工艺参数如下表:
[0009]轴颈编号
电压(V)
电流(A) 加热时间(S) 间隙时间(S) 冷却时间(S)
1
主轴 420-400 285-265 22-24 0 18-20
7主轴 410-390 290-270 20-22 0 18-20
其余主轴 420-400 285-265 19-21 0 18-20
连杆 400-360 325-265 18.5-20.7 0 18-20
[0010] 本发明的曲轴圆角淬火层深度检测的方法,是用硬度法按0.5mm梯度进行检测。
附图说明
[0011] 图1是取样、检测部位示意图;
[0012] 图2是不同轴颈淬火变形方向分布图;
[0013] 图3是淬火后曲轴弯曲跳动量不大于0.5mm的工艺规定图。
具体实施方式
[0014] P11C曲轴是上海日野引进日本日野发动机项目,应国产化的需要,由我公司承担P11C曲轴的开发生产。由于日野对产品
质量控制要求高,因此对其进行圆角感应淬火强化处理难度较大,淬火技术应用的关键有两个方面:一是获得理想的淬火区域;二是控制曲轴淬火变形。
[0015] 产品对淬火硬度、深度有较严格规定:表面硬度Hv520-680(距表面0.1mm位置);有效硬化层Hv400以上;淬火深度为轴颈3.0-6.0mm、R圆角1.5-4.5mm。检查用硬度法按
0.5mm梯度进行检测,按图1对取样、检测部位进行明确要求。
[0016] 通过分析其变形规律(图2),从以下几个方面进行控制:1、设计各轴颈的表面淬火顺序,使其变形互相牵制;2、由于曲轴结构因素,沿轴颈圆周各部位
传热条件不一致,因此在曲轴进行圆角淬火加热时,对圆周方向加热功率进行变功率控制,使受热均匀而不引起变形;3、根据曲轴变形特点,设计曲轴加热及冷却时的最佳接通位置,控制应
力分布及变形;4、优化工艺参数,达到
主轴颈和连杆颈淬火深度的最佳匹配,使变形互相牵制。
[0017] P11C曲轴淬火,采用TQK-1A曲轴淬火机床,加热电源为200Kw晶体管固态(IGBT)中频感应电源,其加热功率、功率
跟踪调节、机床程序控制等均能满足要求。实际淬火中,曲拐内外侧功率调节差为35%,淬火顺序为4连→3连→2连→5连→6连→1连→4主→3主→2主→5主→6主→7主→1主,淬火介质浓度10%、温度25℃。淬火后进行变形检查并进行210℃、2小时回火处理。P11C曲轴淬火工艺规范如下:
[0018]轴颈编号 电压(V) 电流(A) 加热时间(S) 间隙时间(S) 冷却时间(S)
1主轴 420 275 24 0 20
7主轴 410 280 20 0 20
其余主轴 420 275 21 0 20
连杆 380 300 20.7 0 20
[0019] P11C曲轴经圆角感应淬火强化及回火处理后,曲轴表面硬度得到精确控制(Hv580),硬化区范围、硬化层深度解剖截面的工艺参数完全达到设计要求并且过渡圆整(轴颈深度5mm,R圆角深度3mm),感应淬火后的弯曲跳动量100%合格,曲轴淬火后的跳动量完全控制在0.5mm以内,为0.31mm,无淬火裂纹等
缺陷。按图1进行取样,对检测部位用硬度法按0.5mm梯度进行检测,符合要求。通过疲劳强度试验,感应淬火强化后的曲轴疲劳强度M-1=3980N.m,曲轴安全系数达1.8,通过了日野公司的检验。
[0020] 本发明为满足以上各部位硬度梯度和硬化层均匀性要求,特别是连杆颈I、II、III、IV部位硬化层均匀性要求,采取控制感应器间隙匹配、连杆变功率幅度和位置调节、工艺参数优化等措施,保证了加热中侧面、圆角与轴颈各部的温度场均匀,获得均匀合理的硬化层形状,从而满足了P11C曲轴圆角淬火要求。