球铁曲轴滚压工艺的研究.pdf

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1、内燃机与配件2015年第2期球铁曲轴滚压工艺的研究ResearchonRomngProcessOfNodllI盯IronCrankshaft王筱翠徐永鑫谢新华章国华(浙江太阳股份有限公司)[摘要]介绍了球墨铸铁曲轴圆角滚压的强化机理，比较浅滚压和深滚压的优缺点，探讨了影响滚压质量的一些因素。实验研究表明：氮化能提高球铁曲轴疲劳强度的20％一60％：轴颈淬火能使球铁曲轴的疲劳强度提高20％；圆角滚压能使球铁曲轴的疲劳强度提高80％一180％，是实现曲轴“以铁代钢”的关键工艺。[关键词]曲轴球墨铸铁圆

2、角滚压以铁代钢A搬mct：ThegeneralsituationofstrengtheningmechanismoftIlenodularironcrankshaftmlling，Comp商ngtheadVantagesanddisadVantagesofsudhceanddeeprolling，Discus8iononsomef．actorsaf二fectingthequalityofmlling．Thestudiesshowedthat：Nitridingcanmakethef缸iguestr

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4、ft．KeywOrds：CrankshaftNodularironRoUingReplacingsteelwithimn0前言曲轴是发动机中的主要零件之一，是发动机五大件中最难保证加工质量的零件。曲轴服役工况条件恶劣，承受爆发压力、往复惯性力和旋转惯性力以及他们产生的力矩，其失效形式一般是轴颈磨损和疲劳断裂。疲劳断裂往往是破坏性的，涉及安全方面，必须高度重视。提高曲轴疲劳强度常见的强化工艺大致有以下五种：1．氮化：曲轴氮化包括气体软氮化、离子氮化和盐浴氮化等。氮化能提高曲轴疲劳强度的20％一60％

5、，适用于各类曲轴。2．喷丸：曲轴经喷丸处理后能提高疲劳强度的20％一40％，但因喷丸时须保护轴颈表面，故采用较少。3．轴颈感应淬火：该强化方式应用于球铁曲轴时，能提高疲劳强度的20％，而应用于钢轴时，则能提高100％以上，故在钢轴中应用比较普遍。4．圆角滚压：由于国内只有少数厂家实现了曲轴圆角滚压强化工艺，且大多数采用的相关工艺设备是国外引进的，德国的Hegenscheidt是目前公认的最好的曲轴圆角深滚压和滚压校直机床。根据相关资料统计：球铁曲轴经圆角滚压后寿命可提高80％一180％，钢轴经圆角

6、滚压后寿命可提高70％一150％。5．复合强化：就是应用多种强化工艺对曲轴进行强化处理，例如曲轴氮化加圆角滚压工艺等。1曲轴圆角滚压强化机理1．1曲轴疲劳断裂的原因P压链力图l曲轴在发动机中工作时承受很大的弯曲应力和扭转应力。如图l所示，曲拐顶部受压力P时，曲拐两内侧圆角过渡处表现为拉应力，主轴圆角过渡处则为压应力；另外，曲轴还承受惯性力矩、输出扭矩、扭振力矩，受力情况十分复杂。n干．#§弛乩一术w一技}；n艺)；一工≈咒w毋●K，．屯王筱举徐永鑫谢新华争旧华：球铁曲轴滚压-l。艺的研究2I1．2

7、圆角滚压的工作原理圆角滚压加工是一种无切屑加工，通过高硬度且光滑的滚珠与金属表面滚压接触，向工件圆角处施加一定压力。在常温下利用金属的塑性变形，使工件表面的微观不平度辗平从而达到改变表层结构、机械特性、形状和尺寸的目的。因此这种方法可同时达到强化及改善表面粗糙度两种目的。滚压工具通常有滚珠、圆柱形滚柱、圆锥形滚柱、滚轮等。但用滚珠作为变形构件可降低整个滚压工具成本。滚珠的优点还有精度高，硬度高，与工件接触面小，用较小的滚压力，较小的过盈量可获得较高的压强，较小的粗糙度，而且滚珠的使用寿命长，不易磨

8、损，价格便宜，易更换。2圆角滚压的分类及它们的优缺点曲轴圆角滚压一般分为普通圆角滚压和割槽滚压：普通圆角滚压也叫浅滚压，是在轴颈和开档的R角处进行滚压；割槽滚压亦称深滚压，是先在轴颈和开档处车沉割槽，然后对沉割槽处的R角进行深滚压。目前，大部分柴油机曲轴采用浅滚压，而且是在氮化后对曲轴成品进行滚压，相当于复合强化。滚压后能改善R角处的应力，提高曲轴的机械性能，对爆瓦、断裂等问题有一定的改善作用。而汽油机曲轴基本采用深滚压，相比于浅滚压，深滚压的强化性能更好，不但省去了高能耗的氮化工