凸轮轴热处理断裂分析处理.pdf

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1、第八次全国热处理大会论文集(2003年5月北京)QT700—2凸轮轴断裂分析与挽教研究颜志强(上海拖拉机内燃机公司，上海200433)摘要：“495”内燃机QT700—2球墨铸铁凸轮轴经中频加热淬火后，发生50％以上断裂．严重影响内燃机的生产．通过大量的分析和试验，找出凸轮轴断裂的原因是原材料铸件中出现针、条状渗碳体缺陷所造成。对有缺陷原坯料进行正火处理，消除了针、条状渗碳体，从而解决凸轮轴的断裂问题。关键词：球墨铸铁、断裂、针条状渗碳体、正火。1凸轮轴断裂情况和分析：11凸轮轴的热处理技术要求：图1是QT700—2凸轮轴的简图，3处轴承档和8处凸轮要求进行

2、中频淬火处理。图1“495”内燃机凸轮轴简图Fig1SimplifiedschemeofthecamshaRofthemodel495internalcombustionengine技术要求：原材料珠光体量≥75％；中频淬火回火后凸轮轴表面硬度为50—55HRC；凸轮的淬硬层深度为3—55ram。热处理后按ZBJ36010—88《珠光体球墨铸铁零件感应淬火金相检验》标准进行检验。12断裂凸轮轴的金相试验：某年8月，QT700一2凸轮轴在中频加热淬火后发现50％以上断裂，裂纹出现在图1中箭头指向处。经测试凸轮轴淬硬层深度为3．8—5rnm，心部(未淬火部分)珠

3、光体量达90％一95％；按ZBJ36010—88标准对淬硬层深度中的马氏体评定为3级(标准中规定3—6级合格)。13正常生产未断裂凸轮轴的金相试验：同年4—8月中频加热淬火QT700—2凸轮轴己生产了2000根，均未发现断裂现象。淬硬层、表面硬度及金相组织均符合技术要求。不过，该批材料的珠光体量在65％一75％左右；另有10％材料的珠光体量<50％，感应处理中造成了凸轮轴淬火硬度偏低弊病。2工艺调整试验根据断裂和正常凸轮轴的金相试验结果，调整工艺试验拟从降低淬火温度，(即降低加热电压)；减少加热时间和减小淬火冷却能力上着手。21中频加热电压的调整不同中频加热

4、电压的凸轮轴处理结果示于表】。本文中断裂量测定是淬火后经磁粉探伤，并经I米高处摔10l检确定的。表1中频加热电压变化对凸轮轴断裂的影响TableIInfluenceofmediumfrequencyhewingvoltageonfractureofthecamshan试验—=i=彳——主颦三姜塑蓼塑蔓·=毒=鬲—一冷却介质表面硬度试验数量断裂量簇鼍甄1嘲r雨熏广聚恭‰最黔4警1筒⋯v(伏)s(秒)s(秒11⋯⋯一一”⋯。一⋯’由上表可见：加热电压的降低，能减少凸轮轴的断裂。其中以取500V为最好。当取500V以一N的加热电压时凸轮轴淬火硬度明显偏低。2．2冷

5、却介质浓度的调整：从生产实践讲，聚乙烯醇水溶液的介质浓度提高，对零件淬火开裂倾向是下降的。表2是聚乙烯醇水溶液浓度变化的试验结果。表2聚乙烯醇水溶液浓度对凸轮轴断裂的影响Table2Influenceoftheconcentrationoftheaqueoussolutionofpolyvinylalcoholonfractureofthecamshaft器飞F鼍铲b蠹r瓣一HRC度试繁量谢幕誊——菊甄雨盂———1而硒丽丁———耳面爵荷一聚乙烯醇震圆埂胜佤≮}量≮l篇⋯v(伏)s(秒)武秒)水溶液⋯⋯。由表2数据可以得出，聚乙烯醇水溶液浓度增加，2．3冷却时

6、间的调整：有资料介绍，缩短冷却时间，工件出水温度提高，的倾向。对凸轮轴的试验结果列表3中。能减少凸轮轴的断裂，同时，对表面硬度影响不大。可利用未冷却的余热，进行自回火，从而减少【件开裂表3冷却时间对凸轮轴断裂的影响Tablc3Influenceofcoolingtimeonfractureofthecamshaft瑟飞万鼍筘’万瓣一HRC度试秽臀嚣警——丽蒸奄匿———1丽硒于i百———丽面而而一聚乙烯醇最圆馒崖试≮}I≮嚣F⋯v(伏)’“秒)sf秒2水溶液：：：：：：一．2．4加热时间的调整从以上试验结果，采用500V加热电压和0．46％浓度聚乙烯醇水溶液又

7、进行不同加热时间试验。结果见表4。表4加热时间对凸轮轴断裂的影响TableInfluencoofheatingtimeonfractureofthecamshan器飞万鼍铲b孺r瓣表慧度试警臀嚣警——丽磊百匠———1丽硒丽i———啊面丽1面一聚乙烯醇表黑辈崖峨焉}I4：磊f⋯v(伏)“秒)s(秒)水溶液⋯。⋯I500tl8046％57--57540．2500108046％575～5840由此可见，在500V加热电压下，加热时间的变化均无断裂，同时对表面硬度影响不大。其中，9秒和10秒的加热时间似乎更好一些。2．5批量生产试验从以上试验，确定在下列工艺条件下，

8、进行200跟凸轮轴批生产试验：加热电压500V；加热