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电气百科:曲轴的几种加工制造技术,从铸造到强化技术

文章来源:机械学霸 作者:【*】 点击:次 时间:2019/3/11 11:40:58

美国、德国、日本等汽车工业发达国家都致力于开发绿色环保、高性能发动机,发动机正向着增压、增压中冷、大功率、高可靠性、低排放方向发展。曲轴作为发动机的心脏,正面临着安全性和可靠性的严峻挑战,传统材料和制造工艺已无法满足其功能要求,因此各专业曲轴生产厂家争相引进新技术、新工艺,提高制造技术水平。文章分别从曲轴毛坯的铸造技术、锻压技术、机械加工技术、热处理和表面强化技术等几个方面,介绍了曲轴制造技术进展及未来发展趋势。

曲轴是发动机中承受冲击载荷、传递动力的重要零件,在发动机五大件中最难以保证加工质量。由于曲轴工作条件恶劣,因此对曲轴材质以及毛坯加工技术、精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等要求都十分严格。如果其中任何一个环节质量没有得到保证,则可严重影响曲轴的使用寿命和整机的可靠性。世界汽车工业发达国家对曲轴的加工十分重视,并不断改进曲轴加工工艺。随着WTO的加入,国内曲轴生产厂家已经意识到形势的紧迫性,引进了为数不少的先进设备和技术,以期提高产品的整体竞争力,使得曲轴的制造技术水平有了大幅提高,特别是近5年来发展更为迅猛。金属加工微信,内容不错,值得关注。

目前车用发动机曲轴材质有球墨铸铁和钢两类。由于球墨铸铁的切削性能良好,可获得较理想的结构形状,并且和钢质曲轴一样可以进行各种热处理和表面强化处理来提高曲轴的抗疲劳强度、硬度和耐磨性。球墨铸铁曲轴成本只有调质钢曲轴成本的1/3左右,所以球墨铸铁曲轴在国内外得到了广泛应用。统计资料表明,车用发动机曲轴采用球墨铸铁材质的比例在美国为90%,英国为85%,日本为60%,此外,德国、比利时等国家也已经大批量采用。国内采用球墨铸铁曲轴的趋势则更加明显,中小型功率柴油机曲轴85%以上采用球墨铸铁,功率在160kW以上的发动机曲轴多采用锻钢曲轴。

曲轴制造技术/工艺的进展

1、球墨铸铁曲轴毛坯铸造技术

球墨铸铁曲轴的生产继QT800-2、QT900-2等几种牌号后,广西玉柴等经过攻关已能稳定生产QT800-6牌号的曲轴,为曲轴“以铁代钢”奠定了基础。

(1)熔炼

高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球墨铸铁的关键。国内主要是以冲天炉为主的生产设备,铁水未进行预脱硫处理;其次是高纯生铁少、焦炭质量差。目前已采用双联外加预脱硫的熔炼方法,采用冲天炉熔化铁水,经炉外脱硫,然后在感应电炉中升温并调整成分。目前,在国内铁水成分的检测已普遍采用真空直读光谱仪来进行。

(2)造型

气流冲击造型工艺明显优于粘土砂型工艺,可获得高精度的曲轴铸件,该工艺制作的砂型具有无反弹变形量等特点,这对于多拐曲轴尤为重要。目前,国内已有一些曲轴生产厂家从德国、意大利、西班牙等国引进气流冲击造型工艺,不过,引进整条生产线的只有极少数厂家,如文登天润曲轴有限公司引进了德国KW铸造生产线。

2、钢曲轴毛坯的锻造技术

近几年来,国内已引进了一批先进的锻造设备,但由于数量少,加之模具制造技术和其他一些设施跟不上,使一部分先进设备未发挥应有的作用。从总体上来讲,需改造和更新的陈旧的普通锻造设备多,同时,落后的工艺和设备仍占据主导地位,先进技术有所应用但还不普遍。

3、机械加工技术

目前国内曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成,生产效率和自动化程度相对较低。粗加工设备多采用多刀车床车削曲轴主轴颈及拐颈,工序的质量稳定性差,容易产生较大的内应力,难以达到合理的加工余量。一般精加工采用MQ8260等曲轴磨床粗磨-半精磨-精磨-抛光,通常靠手工操作,加工质量不稳定。

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