四種曲軸強化工藝概述
??? 滲氮是向鋼的表面層滲入氮原子的過程,其目的是提高表面硬度和耐磨性,并提高疲勞強度和抗腐蝕性。其特點主要有以下幾方面。
??? (1)曲軸的表面有一層硬度極高的化合物層及較厚的擴散層,提高了曲軸的表面硬度。
??? (2)氣體軟氮化后的曲軸具有致密的相,因此具有較高的耐磨性,且表層化合物具有減磨作用。
??? (3)氣體軟氯化后的氮化層具有殘余應力,且氮原子的滲入阻礙了位錯運動,防止了疲勞裂紋的產生和擴散,使疲勞強度得以提高。
??? (4)氣體軟氮化后的曲軸表層的白亮層化學性能極為穩定,使曲軸具有良好的耐腐蝕性能。
??? 感應加熱表面淬火是利用工件表面在交變磁場中產生一定頻率的感應電流,將零件表面迅速加熱,然后迅速淬火冷卻的~種熱處理操作方法。其特點主要有以下幾方面。
??? (1)感應加熱時,鋼的加熱速度極大,致使珠光體轉變為奧氏體的轉變溫度升高,轉變溫度范圍擴大,轉變所需的時間縮短,即加熱速度快、熱效率高。
??? (2)感應加熱表面淬火可以在工件表層得到極細的所謂“隱晶馬氏體”組織,使工件的表面硬度高,心部具有韌性,缺口敏感減小。表面處于壓應力狀態,沖擊韌性、疲勞強度和耐磨性都大有提高。
??? 表面滾壓強化是一種無屑光整加工方法。它是在常溫狀態下,利用高硬度材料(如淬火鋼、硬質合金以及紅寶石等)制成的工具對被加工零件表面施加一定的壓力,使表面層金屬產生塑性變形,產生表層殘余壓應力的一種強化方法。
??? 圓角滾壓強化是一種特殊的表面滾壓強化。它是在曲軸的軸頸與主軸頸、曲柄與連桿之間的圓角上采用滾壓旋轉加壓在軸頸部位形成塑性變形帶,改變危險界面處的拉應力狀態,使之形成合理分布的壓應力狀態的一種特殊的表面強化方法。
??? 復合強化就是應用多種強化工藝對曲軸進行強化處理,例如曲軸圓角滾壓加軸頸淬火等。據國外資料介紹,球墨鑄鐵曲軸采用圓角滾壓工藝與離子氮化結合使用進行復合強化,可使整條曲軸的抗疲勞強度提高130%以上。可見曲軸進行滾壓強化是提高曲軸疲勞強度的主要途徑,使之廣泛地運用于曲軸加工是必然的趨勢。但在國內,僅僅有少數廠家進行這方面的實踐。不過,也有一些廠家在這方面的研究有了一定的成果,如東風汽車集團公司工藝研究所的“曲軸圓角滾壓強化與滾壓校直技術研究開發及應用”解決了國內企業花巨資引進國外技術的問題。東風汽車公司工藝研究所馮美斌、李滿良等人在滾壓強化和復合強化方面申請了兩項國家專利,一項是2002年申請的“一種發動機球鐵曲軸的強化工藝”,該工藝采用氮化后進行圓角滾壓的復合強化工藝,經這種復合強化工藝處理的球鐵曲軸,其彎曲疲勞極限已接近圓角感應淬火的鍛鋼曲軸的水平,B2B電子商務平臺,解決了單純采用氮化或圓角滾壓工藝已難以滿足發動機對曲軸的可靠性要求的問題;另一項是2003年申請的“一種曲軸滾壓強化工藝”,克服了曲軸半精磨后滾壓再進行精磨,會將滾壓強化層磨去、會顯著降低疲勞強度的傳統觀念。