曲轴滚压校直工艺的应用与分析

本文以滚压及滚压校直工艺在ＳＯＦＩＭ发动机ＱＴ８８０－５球墨铸铁曲轴生产中的运用及相应的实验数据，分析了滚压及滚压校直工艺对曲轴疲劳性能的影响，指出通过圆角滚压，在曲轴疲劳强度的敏感区域内形成一个局部压应力场，曲轴的疲劳强度可以提高到滚压加工以前疲劳强度的１．６～２．５倍。滚压校直工艺既有利于曲轴直线度，又不破坏疲劳强度。     

曲轴圆角滚压工具的探讨

我厂大批量生产的490曲轴采用滚压圆角工艺以来,作了大量的试验,现就滚压轮的结构及有关工艺问题,作一粗略介绍。一特点滚压工具对滚压质量,无论是外观质量(圆角形位精度、滚压带宽度、表面光洁度、滚压凸缘、滚压变形)还是内在质量(滚压层深度、残余压应力及其分布),均起着重要作用。目前所采用的不外乎有两种:     

基于圆角滚压工艺的曲轴疲劳行为研究

利用有限元计算软件Abaqus,采用三维显式动力学计算,模拟曲轴圆角滚压过程。利用软件自带的二次开发程序,编写数据采集程序,得到了曲轴圆角表面和内部的应力分布情况。参照曲轴真实疲劳试验,对曲轴进行模拟弯曲疲劳试验,得到不同弯矩水平下曲轴圆角应力分布情况。将模拟弯曲疲劳试验得到的圆角工作应力与滚压后的圆角残余应力进行耦合计算,获得更为准确的曲轴疲劳强度,并依此对曲轴滚压参数进行优化,优化后的曲轴疲劳极限弯矩提高15.7%。     

半精加工曲轴圆角滚压工艺试验研究

对两种型号曲轴的半精加工圆角滚压工艺和疲劳强度进行了研究，结果表明，选择合造的精磨余量和滚压工艺参数，曲轴疲劳强度可持高175%左右，圆角处疲劳极限应力达552-605N/mm^2，曲轴的疲劳强度较之精磨后滚压没有下降。     

用深滚压技术提高曲轴疲劳强度的应用研究

发动机曲轴圆角采用深滚压工艺可大幅提高曲轴疲劳强度。通过对370Q型汽油机、376Q型汽油机和376Q型柴油机进行的曲轴负荷分析、强度估算及弯曲疲劳强度试验表明,与未滚压曲轴相比,经圆角滚压的曲轴疲劳强度增加92．3％,安全系数由1．18增加到2．28。     

数控曲轴圆角滚压机床的设计与开发

曲轴随发动机向增压、大功率、高可靠性、低排放方向的发展,正面临着安全性和可靠性的严重挑战,传统制造工艺已无法满足其功能要求。圆角滚压强化工艺可大幅度提高曲轴疲劳强度,但此核心技术国内尚未掌握。本研究借鉴国内外曲轴滚压原理,自主研发制造出曲轴圆角滚压机床,采用主轴颈和连杆颈同时滚压的方法,实现了替代进口的目标。     

等温淬火球墨铸铁（ADI）曲轴的开发

等温淬火球墨铸铁（ADI）作为发动机曲轴材料,具有高强度、高韧性、高耐磨性等综合机械性能,可替代锻钢材料用于轿车及载货车发动机曲轴。等温淬火球墨铸铁用于曲轴材料时,可由铸态毛坯经等温淬火处理即能达到曲轴机械性能要求,省去了正火工序及表面氮化或表面感应淬火工序,使生产周期缩短并节约能源。等温淬火球墨铸铁用作曲轴材料时,在切削加工、圆角滚压及加工变形等方面具有特殊性。试验表明,选择适当的等温淬火工艺及圆角滚压参数,等温淬火球墨铸铁曲轴完全能够达到或超过锻钢材质曲轴的弯曲疲劳强度要求。     

关于曲轴圆角滚压工艺及其设备

本文以该厂大批量生产的490柴油机锻钢曲轴为例,对圆角滚压的工艺参数、滚轮结构和滚压机床及其调整都作了较为详细的阐述。     

圆角滚压强化曲轴的疲劳强度研究

通过对形状系数的分析及试验，评定夏利曲轴不同圆角形态及强化处理的疲劳强度。圆角经深滚压处理的夏利曲轴弯曲疲劳强度有大幅度提高。     

球墨铸铁曲轴滚压工艺试验研究

研究了某型号柴油机球铁曲轴滚压工艺参数对曲轴疲劳强度的影响，最佳的滚压工艺参数能使曲轴弯曲疲劳强度提高175％，圆角处的疲劳极限应力达553N／mm^2。