球墨铸铁曲轴表面强化处理技术.pdf

第1期
机械设计与制造
2011年1月
Machinery Design Manufacture
l51
文章编号:1001-3997(2010)]12-0151-03
球墨铸铁曲轴表面强化处理技术
杨兴华汤小东2薛茂权2
(1江苏大学机械工程学院,镇江212013)(2常州轻工职业技术学院机械工程系,常州213164)
The surface strengthening techniques of spheroidal graphite cast iron crankshaft
YANG Xing-hua", TANG Xia0-dong', XUE Mac-quan?
( School of Mechanical Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China)
(Department of Mechanical Engineering, Changzhou Institute of Light Industry Technology, Changzhou 213164, Ch
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摘要】柴油机曲轴承受复杂交变的弯曲一担转载荷和一定的冲击载荷,疲劳断裂是曲轴的主要
破坏形式,親源马发生在连杆钠与曲臂过圆角处,エ艺上提高曲轴疲劳强度的方法主要是圆角强
化,在其表层形成一定的压应力来实现的。介绍了滚压、淬火、氩化、喷丸、激光冲击强化等工艺方法,分
析曲轴强化机理和エ艺方法,为提高曲轴使用寿命提供了参考。
关键词:球墨铸鉄曲轴;滚压;淬火;氮化;喷丸;激光冲击强化
[Abstract J The diesel engine song crankshaft endures the complicated and alternated bending-torsion
load, the fat.
t its craft is to strengthen the chamfer, and the certain compressive stress is formed in its surface. The
i strengthening methods such as rolling quenching, shot peening: laser shock processing and etc.uere ntro
t duced, and the strengthening mechanism and crafts were analyzed, which is to prowide the references for in-t
creasing service life of crankshaft.
Key words: Spheroidal graphite cast iron crankshaft; Rolling: Quenching Nitriding; Shot peen x
t ing; Laser shock processing
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中图分类号:TH16文献标识码:A
1引言
般指曲轴各轴颈精加工完毕之后进行的强化方法吗,要求在强化
曲轴是发动机主要零件之一,承受负荷最大,使曲轴各部分产处理后基本不变形。本文对上述的曲轴强化技术进行了研究,分析
生弯曲、扭转、剪切、拉压等交变应力,其损伤一般有疲劳裂纹、轴了其强化机理,对于提高出轴寿命有很现实的意义。
须损、弯曲变形和扭转变形等。曲轴连杆轴须与曲柄过渡圆角处2曲轴表面强化处理
表面承受交变应力最大,会产生严重的应力集中,疲劳裂纹一般最2.1滚压强化
容易在此部位产生,并向曲柄深处发展,造成曲轴的最终断裂,曲
柴油机曲轴圆角经机械滚斥强化后,可使表面硬度增加,疲劳
轴圆角部位的疲劳破坏是主要的失效形式。因此,曲轴要求有足够强度提高,承载能力增大。球铁曲轴圆角滚压强化已成为普遍采用
的强度、刚度、耐磨性和平衡精度,在曲轴的制造过程中,必须对其的强化方法。曲轴工作过程中所受的应力为拉一乐交变应力門,其疲
进行强化处理。曲轴虽化处理是在不改变曲轴材料和结构前提下,劳破坏形式主要受拉压交变应力的影响,如图1(a)所示。圆角滚压
采用物理、化学和机械的方法使曲轴得到强化,以提高曲轴各项力强化工艺,如图1(b)所示。
学性能的工艺方法3]内外柴油机曲轴的主要强化方法有滚压
淬火、氮化、喷丸、激光冲击强化等,其中滚压是曲轴的有效的强化
方法,用机械力通过滚压滚轮对圆角表面进行滚压,使其表面产
生塑性变形而形成硬化层,并且自表至里产生残余压应力,从而提
(a)曲轴应力状态
(b)滚压装置
强化层的形成
高曲轴疲劳强度。淬火是通过感应器使曲轴轴颂表面产生一定频率
图1滚压工艺示意图
的感应电流,将轴颈表面迅速加热,然后迅速淬火冷却的一种热处
滚压强化是利用自由转动的滚子,对圆角表面均匀施加压
理方法?,使曲轴轴颈表面获得高硬度的淬硬层,淬硬部位产生残力,使其产生微塑性变形后得以强化,产生残余压应力,如图1
余压应力,提高其疲劳强度。气体软氮代化强化处理曲轴变形小,(c)所示.。过渡圆角滚压是用两个滚子同时对准两个园角一边滚
对轴劲表面影响小,处理件表面的抗磨、抗疲劳抗腐蚀性能好。喷动一边挤压,如图1(b)所示,圆角表面压光并挤压产生塑性变形
丸强化是通过丸粒打击,以压缩空气为动力源,使强化部位产生有使其表层一定深度范围内形成残余压应力,可以抵消原来的磨削
益的残余压应力,而达到提高曲轴强度的方法。激光冲击强化处理残余拉应力和部分工作拉应力,使它远小于材料抗拉强度。当滚
大来稿日期:2010-03-09大基金项目:常州市科技攻关计划(CE20090026),江苏省高校科研成果产业化推进工程项目(2009-49)