曲轴的圆角滚压工艺与疲劳强度.pdf

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1、《汽车科技》!##$年第%期工艺·材料曲轴的圆角滚压工艺与疲劳强度东风汽车公司工艺研究所冯美斌李满良【摘要】试验测定了某发动机球铁曲轴采用切线滚压、半精磨后滚压和沉割滚压等工艺方案的弯曲疲劳极限，结果表明，从疲劳强度的角度看，这几种滚压工艺方案都是可行的。【!"#$%&’$】+,-../011.2-31104567,.8.690471:;04543-8<1/011.2-3110459;..=-311045<4;=362)6.80/0406,.;5-04;045-311045>.-.<==10.;232,.43;:1<-7-<4?6,

2、4504.@+,.A.4;045/<205:.1080263/2,.-311.;2.62=0.7.6>.-.8.<6/3:4;2,<2<112,.-31104567,.8.6>.-.=-<7207@关键词：发动机曲轴圆角滚压疲劳强度()+,%-./0120)3%&04#5&6$7288)$%,882017&$219)#$%)01$5$概述和“)%”。在若干试件连杆轴颈两侧圆角或沉割槽最大应力处各贴有一片$P$88!大小的应变片，贴曲轴圆角滚压强化具有成本

3、低、效率高和强化效果显著等优点。以球铁曲轴为例E$F，圆角滚压可使片方向平行于曲轴轴线，以测定试件在动载下的弯其弯曲疲劳极限提高G#H以上，远高于目前现有的曲应力。应变信号经一台QRS—%N型静动态应变其他强化方式，因而使它在汽车发动机曲轴中的应仪放大后，用Q+—’"#型数字电压表读取，其分辨用日益广泛。据统计，国外圆角滚压的发动机曲轴率为#K$8T。圆角应力!则根据测得的应变"按在整个曲轴中所占的比例已从I#年代的J#H提高下式计算：到现在的G#H左右，而轿车发动机曲轴则基本上都是采用圆角滚压工艺进行强化。因此，曲轴圆角滚压技术已成为发展汽车工业

4、，尤其是轿车工业必不可少的关键技术之一。式中!为曲轴材料弹性模量取!U$K%’P$#JVW本文介绍某发动机球铁曲轴滚压工艺试验中，!；#为泊松比取#U#K!G%。88不同的滚压工艺方案对曲轴弯曲疲劳强度的影!K!滚压工艺试验响。曲轴滚压在自行研制的XY—$通用型曲轴圆角滚压装置上进行，它适用于中小发动机曲轴的圆!试件与试验方法角滚压批量生产。XY—$滚压机包括滚压执行机构、液压系统和控制系统。液压工艺参数可通过机内的!K$试件旋钮方便地进行预置。机床能够自动完成一个轴颈试验曲轴为试制的成品曲轴，材料为L+I##—!两侧圆角的滚压全过程，包括工件的转

5、动、滚压力球墨铸铁，铸态。基体金相组织为IJHMGJH珠光上升、保持、下降、停机、松开和润滑系统的开、闭等体，其余为分布在石墨周围的铁素体，基体硬度为操作。为了使所开发出的滚压工艺能很好地与当前!#IM!JJNO。国内汽车、内燃机行业的曲轴加工水平相适应，试试件是从试验曲轴上截取的单拐，每根曲轴取验中采用了三种典型工艺方案，其主要工艺流程如第!、(、%曲拐"个样件，编号相应为“)!”、“)(”、下：切线滚压：粗加工&轴颈感应淬火、回火&精作者简介：冯美斌&$’(’)，男，西安交通大学硕士研究生毕业，东风汽车磨&滚压&滚压校直&抛光。公司副总工艺师，

6、高级工程师，东风公司和湖北省有突出贡献专家，精加工后滚压：粗加工&轴颈感应淬火、回火主要从事汽车材料和零部件强度及强化技术研究。·!"·工艺·材料《汽车科技》!##$年第%期&半精磨&滚压&滚压校直&精磨&抛光。"&$&$沉割的影响沉割滚压：粗加工&切沉割槽&轴颈感应淬火、曲轴的轴颈沉割后，由于沉割槽的半径（本试验回火&滚压&滚压校直&磨轴颈、端面&抛光。中为!&/22）要小于原轴颈圆角半径（本试验中为!&’疲劳试验’&#;’&/22），且沉割槽有一定的深度（一般为曲轴弯曲疲劳试验在()—$电动谐振式疲劳#&!;#&’22），使轴颈直径和曲拐的重迭

7、度减小。试验装置!+上进行，载荷为对称的正弦波，加载频率因此，沉割后曲轴的结构强度将下降，这一点从沉割约,!-.。试验前对系统的载荷进行了标定，标定后与未沉割两种试件的圆角应变数据可以清楚地反映在所使用的载荷范围内，弯矩的相对误差不大于出来。在这里采用了单位弯矩在试件连杆轴颈圆角$&/0。用升降法测定试件的疲劳极限弯矩，同时根最大应力点处所产生的应变平均值!#来表征曲轴据测得的圆角应力值估算试件圆角的疲劳极限应的结构强度，不难理解，!#的值越大，曲轴的结构强力。试验的循环基数为$#1。定义系统的共振频率下度就越低。降$-.为试件失效，相应的裂纹长度

8、约’#22。试验测得轴颈未沉割和沉割试件的!#值分别为$&%,"<$#=%=%>?2和!&$/!<$#>?2，据此可以’试