大直径曲轴自由锻成形工艺探讨.pdf

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1、工程技术武汉船舶职业技术学院学报2014年第4期大直径曲轴自由锻成形工艺探讨王錾辉(武汉铁路职业技术学院机车车辆工程系，湖北武汉430205)摘要曲轴是各种内燃机中不可缺少的关键部件，它的寿命常常代表该内燃机的使用寿命。单纯从成形的角度考虑，用铸造的方法生产曲轴毛坯是最容易不过的事情。但由于铸造是一个金属冶炼且在砂型中凝固的过程，难以避免会出现夹渣、气空、白点等铸造缺陷而无法满足性能要求。工业上多采用各种压力加工方法来生产曲轴毛坯。小型内燃机上使用的尺寸和重量不大的曲轴一般采用模锻来大批量生产，尺寸较大特别是

2、很大尺寸的曲轴就必需用其它的压力加工方法了。这里仅对特大尺寸的曲轴的自由锻成形工艺进行～些探讨。关键词曲轴；柴油机；低速柴油机；自由锻中图分类号TG24文献标志码A文章编号1671～8100(2014)04～0045—03大，轴旋转的速度越低，其传递的扭矩也越大。曲1大直径曲轴的利弊轴是属于以承受扭转和弯曲组合变形(以扭转为主)的构件，所需传递的扭矩越大，则轴的直径也1．1曲轴输出功率与转速的影响越大，材料消耗也越多，轴的压力加工成形也越困图1所示为一在有效圆周力F作用下作匀难。速圆周运动(如曲轴转动)的物体

3、。设圆周力F1．2曲轴转速大小的利弊到转动中心的半径为R，则在dt时间内转过的圆曲轴转动速度高可使轴所需传递的扭矩降低心角为de，则该圆周力在微时间段dt内作的微功为从而使轴的直径减小，但如此高的转速并不能适dA—FdS=FRdO(1)应多数动力机械(如汽车)的需要。为了适应机械考虑到功率为功对时间的变化率，于是(1)式对牵引力变化的要求，一般机械上会设置复杂的可改写为变速系统，这些变速装置的设置可使机械的操纵P=dA／dt—FRd0／dt(2)者根据外界条件变化而在不改变发动机输出功率注意到FR即为F对转动

4、中心的力矩M—的前提下通过改变速度来改变牵引力，这样可以FR。于是(2)可化为使发动机的动力得到合理利用。但是，变速系统P=M∞或M—P／∞。(3)的设置也增加了机械的重量，机械结构变得复杂，式(3)中M的单位为N·m，P的单位为N·变速系统还会消耗发动机的一部分有用功。m／m，∞的单位为rad／s。曲轴转动速度低到与外界阻力相符合时，可以省去变速系统，并可在一定条件下降低动力系统的自重和简化结构。但是曲轴所需承受的扭矩会增加，曲轴的直径将变大。图1圆周力做功分析曲轴转动速度低还会使其在相应的工作年限由式(3

5、)可以很方便地看出，对于曲轴的旋转内曲周的应力循环次数大幅减少。根据应力循环运动而言，传递的功率越大则该轴所受的扭矩越疲劳理论，将会使该轴的使用年限延长或疲劳强收稿日期：2014—04—05作者简介：王望辉，女，硕士，副教授，主要研究方向：冷热加工及成形技术。45武汉船舶职业技术学院学报2014年第4期度增加。用技术条件验收；冒口端低倍试验按《CCB1008—曲轴以何种速度转动为佳，这不是一个答案2003》标准验收，要求为一般疏松、中心疏松、方形唯一的选择题，要依具体的使用条件而定，并且柴偏析和点状偏析均≤3

6、．0级。油机有高速、中速和低速之分。(5)锻后热处理为正火+回火，然后在二端取低速增压大马力柴油机用于大吨位远洋船舶样进行相关力学性能试验，试验结果未经船检认以经济速度运行是再合理不过的事情，但是所对可前，不得去除二端的试料。锻件整体需进行超应的大直径曲轴的压力加工成型也是一件令人头声波探伤以防裂纹等加热或锻造缺陷存在于锻件痛的事情。中。2．2自由锻主要工序2大直径曲轴的自由锻工艺要点第一火：(1)压钳把。在钢锭的冒口端压出钳图2所示为某曲轴的锻件图。因为是自由锻把以供自由锻操纵机械手或天车操作简把持该锻成形

7、，曲拐连杆径部分因工具所限而无法锻出，主件。(2)将钢锭倒去棱角并适量拔长以便增加后轴径部分的凹陷也难以锻出，这些地方用余块填续工序的锻造比。(3)将钢锭底部不好的组织错平以待后续机械加工切除。该曲轴使用材料为高移并切除。(4)为了避免在后续拔长工序中将钢级优质中碳钢，有8个曲拐，分为四个方位，相邻锭底部的不良组织压入锻件中或因失稳而在锻件方位的曲拐相隔9O。，如第1、8拐与2、7拐垂直。一端心部出现折裂纹。将坯料戴帽镦粗至高度为输出端(3丽,36or2,o0r970mm，直径约1460mm。韫生第二火：拔长

8、并分段。用普通平砧对尺寸镦到位的坯料进行拔长操作，将其拔长至图3尺寸0：罱e导匿f蛀L—一_J”f倍萋的正八边形截面，然后使用压印工具将坯料分为图中的七段。图2曲轴锻件图2．1曲轴自由锻相关计算及技术要求(1)根据锻件图2计算该锻件重855Okg。考图3对坯料压痕分段虑4～5火锻出，烧损金属量约128okg。为保证第三火：根椐图2的右向示图(图2中未画锻件组织的质量，使用16oOOkg(T)钢锭锻造