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曲軸製造技術在未來的發展趨勢

2020-10-19

曲軸是汽車發動機的關鍵部件之一,其性能好壞直接影響汽車的壽命。曲軸工作時承受著大負荷和不斷變化的彎矩及扭矩作用,常見的失效形式為彎曲疲勞斷裂及軸頸磨損,因此要求曲軸材質具有較高的剛性和疲勞強度以及良好的耐磨性能。

1、鑄造技術

(1)熔煉

對於高牌號鑄鐵的熔化,將采用大容量中頻爐進行熔煉或變頻中頻爐熔煉,並采用直讀光譜儀檢測鐵水成分。球墨鑄鐵處理采用轉包,研製新品種球化劑,采用隨流孕育、型內孕育及複合孕育等先進孕育方法。熔化過程的各參數實現微機控製和屏幕顯示。

(2)造型

消失模鑄造將得到發展和推廣。在砂型鑄造中,無箱射壓造型和擠壓造型將受到重視並繼續在新建廠或改建廠中推廣應用。原有的高壓造型線將繼續使用,其中部分關鍵元件將得到改進,實現自動組芯和下芯。

2、鍛造技術

以熱模鍛壓力機、電液錘為主機的自動線是鍛造曲軸生產的發展方向,這些生產線將普遍采用精密剪切下料、輥鍛(楔橫軋)製坯、中頻感應加熱等。

3、機械加工技術

曲軸粗加工將廣泛采用數控車床、數控內銑床、數控車拉床等先進設備對主軸頸、連杆軸頸進行數控車削、內銑削、車-拉削加工,以有效減少曲軸加工的變形量。曲軸精加工將廣泛采用 CNC 控製的曲軸磨床對其軸頸進行精磨加工。

此種磨床將配備砂輪自動動平衡裝置、中心架自動跟蹤裝置、自動測量、自動補償裝置、砂輪自動修整、恒線速度等功能要求,以保證磨削質量的穩定。高精設備依賴進口的現狀,估計短期內不會改變。

4、熱處理技術和表麵強化技術

(1)曲軸中頻感應淬火

曲軸中頻感應淬火將采用微機監控閉環中頻感應加熱裝置,具有效率高、質量穩定、運行可控等特點。

(2)曲軸軟氮化

對於大批量生產的曲軸來說,為了提高產品質量,今後將采用微機控製的氮基氣氛氣體軟氮化生產線。氮基氣氛氣體軟氮化生產線由前清洗機(清洗幹燥)、預熱爐、軟氮化爐、冷卻油槽、後清洗機(清洗幹燥)、控製係統及製氣配氣等係統組成。

(3)曲軸表麵強化技術

球墨鑄鐵曲軸圓角滾壓強化將廣泛應用於曲軸加工中,另外,圓角滾壓強化加軸頸表麵淬火等複合強化工藝也將大量應用於曲軸加工中,鍛鋼曲軸強化方式將會更多地采用軸頸加圓角淬火處理。

曲軸斷裂的主要原因:

(1)機油長期使用變質;嚴重的超載、超掛,造成發動機長期超負荷運行而出現燒瓦事故。由於發動機燒瓦,曲軸受到嚴重磨損。

(2)發動機修好後,裝車沒經過磨合期,即超載超掛,發動機長期超負荷運行,使曲軸負荷超出容許的極限。

(3)在曲軸的修理中采用了堆焊,破壞了曲軸的動力平衡,又沒有做平衡校驗,不平衡量超標,引起發動機較大的振動,導致曲軸的斷裂。

(4)由於路況不佳,車輛又嚴重超載超掛,發動機經常在扭振臨界轉速內行,減振器失效,也會造成曲軸扭轉振動疲勞破壞而斷裂。


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