浅析利用超音频淬火机对曲轴进行表面强化热处理的技术要求

曲轴工作过程中,往复的惯性力和离心力使其承受很大的弯曲-扭转应力,轴颈表面容易磨损,且轴颈与曲臂的过渡圆角处最为薄弱。除曲轴的材质及加工因素外,曲轴的工作条件(温度、环境介质、负荷特性)等都是影响其服役的重要因素。曲轴的失效形式有以下两种:

①疲劳断裂,多数断裂时曲柄与轴颈的圆角处产生疲劳裂纹,随后向曲柄深处发展,造成曲柄的断裂,另外曲柄中部的油道内壁产生裂纹,也发展为曲柄处的断裂;

②轴颈表面的严重磨损。由于曲轴的失效主要是磨损与疲劳断裂,且疲劳断裂对曲轴是致命的破坏,故利用超音频淬火机对其进行表面强化热处理的目的,是为了在圆角部位形成有效的压应力层。各种表面强化方法对曲轴疲劳强度的贡献顺序为:离子氮化一气体氮碳共渗一液体氮碳共渗一轴颈感应加热淬火+圆角滚压强化一轴颈与圆角感应加热淬火。

以锻钢曲轴为例,汽缸直径小于或等于200mm的往复活塞式内燃机曲轴在利用超音频淬火机进行热处理的技术要求,参考如下:


项目

锻钢

预备热处理

毛培硬度(调质)、HBS

207~302

同一曲轴硬度差/HBS

≤50

显微组织

索氏体1~4级

最终热处理(感应加热淬火)

淬硬层深度/mm

2.0~4.5

硬度/HRC

≥53

同曲轴硬度差/HRC

≤6

显微组织

细针状M1~3级


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