專利名稱：一種正火態(tài)球墨鑄鐵曲軸的氮化、沉割圓角滾壓強化工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動機曲軸的加工工藝，尤其是一種汽車用發(fā)動機曲 軸的強化工藝。
背景技術：
球墨鑄鐵由于具有高強度、高塑性、高耐磨性、高減震性以及優(yōu)良的 加工性能和較低的生產(chǎn)成本，在汽車發(fā)動機曲軸的制造中得到了廣泛的應
用。特別是在爆發(fā)壓力為7-9MPa的自然吸氣型汽車發(fā)動機曲軸中處于絕對 優(yōu)勢。然而，近年來隨著對汽車發(fā)動機排放要求的提高，增壓技術在汽車 發(fā)動機中得到了越來越多的應用。對爆發(fā)壓力12-14MPa甚至更高的增壓中 冷發(fā)動機，現(xiàn)有的加工工藝生產(chǎn)的發(fā)動機曲軸的疲勞彎矩及曲軸軸頸耐磨 性等性能，已不能滿足服役條件的要求。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種正火態(tài)球墨鑄鐵曲軸的氮化、 沉割圓角滾壓強化工藝，它能有效提高曲軸的疲勞彎矩及曲軸軸頸耐磨性， 以適應高爆發(fā)壓力的增壓中冷發(fā)動機的使用要求。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的， 一種正火態(tài)球墨鑄鐵曲軸的氮化、沉割圓角滾 壓強化工藝，所述的工藝是，對曲軸主軸頸和連桿頸進行圓角沉割，在圓 角處割出沉割槽，再進行氮化，通過對氮化爐氣氛的控制，使曲軸軸頸及 圓角表面形成滲氮層，其中白亮化合層在外表面以下0. 002-0. 007mm,擴 散層在外表面以下0. 08-0. 12mm,表面硬度HV^為500-620，然后對沉割 后的圓角利用滾壓輪進行滾壓，滾壓時，滾壓角度a為30—45° ，滾壓力P為8000—15000N，滾壓半徑R為1. 5—2. 5畫，滾壓深度h為0. 1 — 0. 5mm, 沉割槽半徑R，為1. 6 — 2. 6 mm。
這種氮化、沉割圓角滾壓強化工藝可有效提高曲軸的疲勞彎矩及曲軸 軸頸耐磨性，疲勞彎矩可提高110. 7%以上，表面硬度HVu在500-620，適 應了高爆發(fā)壓力的增壓中冷發(fā)動機的使用要求，使球墨鑄鐵曲軸也可用于 爆發(fā)壓力12-14MPa甚至更高的增壓中冷發(fā)動機，從而大幅度降低了曲軸的 制造成本。沉割槽的存在消除了滾壓凸起，避免了因滾壓凸起造成的軸瓦 邊緣負荷現(xiàn)象。
圖l是圓角滾壓的示意圖。
圖2是滾壓后的曲軸圓角處的示意圖。
圖3是曲軸與軸瓦配合的示意圖。
圖中，1—滾壓輪，2 —滾壓大輪，3—待滾壓曲軸，4—軸瓦。
具體實施例方式
下面進一步說明本發(fā)明。
通過對氮化爐氣氛的控制，使曲軸軸頸及圓角表面形成滲氮層，其中 白亮化合層在外表面以下0. 002-0. 007mm,擴散層在外表面以下 0. 08-0. 12mm,表面硬度HVu為500-620時，氮化爐氣氛的控制方法為已 有技術，不再詳述。
所述的氮化是在滾壓前的機械加工之后進行的。氮化再經(jīng)過滾壓后制 成曲軸成品。本發(fā)明所用的滾壓裝置與現(xiàn)有的滾壓裝置相同，它上面有滾 壓大輪2、滾壓輪l。滾壓時，滾壓輪位于滾壓大輪與待滾壓曲軸3的圓角 之間。顯然，所述的圓角為外圓角。
如圖l所示，在進行圓角滾壓時，可根據(jù)汽車發(fā)動機曲軸的具體設計，以及疲勞彎矩值、軸瓦配合間隙、爆發(fā)壓力等參數(shù)具體確定滾壓力P、滾
壓角度a、滾壓深度h、滾壓半徑R等滾壓參數(shù)。
最大滾壓凸起t是滾壓力P、滾壓圓角R、曲軸基體硬度H的函數(shù)。
計算最大滾壓凸起距曲軸檔側面距離L的公式為 L R+^2-(及」&)2
如圖2所示，通過選取P、 a、 R、 h等參數(shù)使L《[(B,-B2)/2+1.25], 且使軸瓦4邊緣(B「B2) /2處凸起t b不超過0. 003mm，則不會發(fā)生軸瓦邊 緣負荷現(xiàn)象。
實施例1
待強化的是型號為Y4105的球墨鑄鐵曲軸，材質為QT800-3。 一種正火態(tài)球墨鑄鐵曲軸的氮化、沉割圓角滾壓強化工藝，所述的工 藝是，對曲軸主軸頸和連桿頸進行圓角沉割，在圓角處割出沉割槽，再進 行氮化，通過對氮化爐氣氛的控制，使曲軸軸頸及圓角表面形成滲氮層， 其中白亮化合層在外表面以下0. 002-0. 007mm,擴散層在外表面以下 0. 08-0. 12mm，表面硬度HV。^為600,然后對圓角利用滾壓輪對沉割后的圓 角進行直接滾壓，滾壓時，滾壓角度oc為40。，滾壓力P為11000N，滾壓 半徑R為1. 9mm，滾壓深度h為0. 4mm，沉割槽半徑R，為2. 2。
滾壓后的強化效果為氮化、沉割圓角滾壓后的疲勞彎矩M-產(chǎn)2415N.m, 而正火態(tài)不滾壓的球墨鑄鐵曲軸的疲勞彎矩M-產(chǎn)1146N.m，疲勞彎矩提高幅 度為110.7%。
上述處理的技術效果，滿足增壓中冷型發(fā)動機疲勞彎矩設計服役條件 M-一 2200N.m，以及軸頸耐磨性設計要求》HVu500。
權利要求
1、一種正火態(tài)球墨鑄鐵曲軸的氮化、沉割圓角滾壓強化工藝，其特征在于，所述的工藝是，對曲軸主軸頸和連桿頸進行圓角沉割，在圓角處割出沉割槽，再進行氮化，通過對氮化爐氣氛的控制，使曲軸軸頸及圓角表面形成滲氮層，其中白亮化合層在外表面以下0.002-0.007mm，擴散層在外表面以下0.08-0.12mm，表面硬度HV0.1為500-620，然后對沉割后的圓角利用滾壓輪進行滾壓，滾壓時，滾壓角度α為30-45°，滾壓力P為8000-15000N，滾壓半徑R為1.5-2.5mm，滾壓深度h為0.1-0.5mm，沉割槽半徑R’為1.6-2.6mm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種正火態(tài)球墨鑄鐵曲軸的氮化、沉割圓角滾壓強化工藝，屬于一種曲軸的加工工藝，所述的工藝是，對曲軸主軸頸和連桿頸進行圓角沉割，再進行氮化，通過對氮化爐氣氛的控制，使曲軸軸頸及圓角表面形成滲氮層，然后對沉割后的圓角利用滾壓輪進行滾壓。這種強化工藝，可有效提高曲軸的疲勞彎矩及曲軸軸頸耐磨性，疲勞彎矩可提高110.7％以上，表面硬度HV<sub>0.1</sub>在500-620，適應了高爆發(fā)壓力的增壓中冷發(fā)動機的使用要求，使球墨鑄鐵曲軸也可用于爆發(fā)壓力12-14MPa甚至更高的增壓中冷發(fā)動機，從而大幅度降低了曲軸的制造成本。沉割槽的存在消除了滾壓凸起，避免了因滾壓凸起造成的軸瓦邊緣負荷現(xiàn)象。
文檔編號C21D7/00GK101560664SQ20081001552
公開日2009年10月21日 申請日期2008年4月14日 優(yōu)先權日2008年4月14日
發(fā)明者杰 丁, 東 張, 張春雨, 楊貴波, 王守河 申請人:濱州海得曲軸有限責任公司