中国生产的EQ140系列汽车发动机球墨铸铁曲轴

中国制造的EQ140系列汽车发动机采用了球墨铸铁曲轴。尽管制造厂具有12,000吨的机械锻压机,并有可能生产锻造曲轴,但还是采用了球墨铸铁铸造曲轴。     

曲轴弯曲疲劳强度的研究(下)

二、材料与工艺所决定的曲轴抗力——NJ-70发动机球墨铸铁曲轴强度研究曲轴的制造材料与工艺决定了曲轴的抗力,曲轴的抗力虽然是非主要方面,但到另一发展过程时,它可以上升为支配的地位,例如铸造曲轴的出现,促使了它的空心结构的发展。近年来球墨铸铁获得了广泛的应用,南京汽车制造厂、无锡柴油机厂以及上海、杭州、北京、天津、大连等地的发动机厂和配件厂,都先后采用了球墨铸铁曲轴。为了进一步研究采用低强度材料施以局部强化来提高应力集中处的抗力的合理解决曲轴强度的途径,以及研究适于球铁曲轴的强度计算方法,用NJ-70发动机曲轴做了一系列试验。     

空心球墨铸铁曲轴的轻型结构潜力

曲轴的质量最多可占发动机总质量的12%。大多数曲轴采用锻钢制成,铸造曲轴在其中仅占较小的份额。与锻钢曲轴相比,空心铸造曲轴可减重达15%～20%,而且制造成本最多可降低15%。瑞士GF汽车公司成功开发的Sibodur球墨铸铁材料使铸造曲轴具有与锻钢曲轴几乎相同的强度和抗疲劳强度,同时又保留了铸铁其他的性能优势。空心球墨铸铁曲轴不仅能用于中低负荷发动机上,而且也能在高负荷发动机上使用。     

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。     

发动机曲轴的“铸”与“锻”

曲轴是发动机中最关键的零部件之一,目前,商用车发动机曲轴主要采用球墨铸铁和钢两类,即铸造成形的球墨铸铁曲轴和锻造成形的锻钢曲轴。回顾多年来曲轴的"铸"、"锻"变化,大致可以分成四个阶段。第一阶段(2000年前):因为渊源不同,铸铁曲轴与锻钢曲轴在不同的柴油机厂并驾齐驱作为发动机中承受冲击载荷、传递动力的重要零件,曲轴在工作中要承受交变载荷所引起的弯曲和     

发动机曲轴材料及其发展

曲轴在发动机中属关键零件,运转中承受冲击载荷和惯性力,对抗拉强度、疲劳强度、硬度、耐磨性等都提出了非常高的要求。针对不同工况条件的曲轴选材非常关键。曲轴材料选用首先应考虑服役的安全性、质量的稳定性和可靠性,再考虑加工工艺的可行性、应用表面强化工艺的可能性、轻量化设计要求、节能环保要求、经济性等方面。球墨铸铁和调质钢是常用的曲轴材料,另外还有等温淬火球墨铸铁和非调质钢等新型材料。     

废钢增碳技术在轿车发动机曲轴生产工艺上的应用

针对轿车发动机铸态球墨铸铁曲轴高性能、高质量的要求，采用废钢增碳新技术，取得了非常好的效果，不但提高了曲轴铸件性能和质量，而且也降低了生产成本。     

滚压的力量

随着发动机向着增压、大功率、高可靠性、低排放方向发展,作为发动机心脏的曲轴正面临着安全性和可靠性的严重挑战,传统球墨铸铁材料和制造工艺已无法满足其功能要求。曲轴越来越多地采用钢质材料以满足其性能要求,然而钢质曲轴价格昂贵,用户负担过重,迫切需要降低成本。此时圆角滚压显示了非凡的魅力,在中小功率柴油机曲轴"以铁代钢"方面成绩卓著。     

评析汽车发动机曲轴材料及其检验方法标准

发动机曲轴是汽车上的一个关键件，一般采用锻钢和球墨铸铁材料制成。汽车行业标准QC／T481《汽车发动机曲轴技术条件》对汽车发动机曲轴材料等有具体规定。原QC／T481-1999《汽车发动机曲轴技术条件》汽车行业标准已修订。修订后的新标准于2005年2月14日发布、2005年7月1日正式实施。并自实施之日起代替QC／T481-1999旧标准。修订后的标准对汽车发动机曲轴用材料及其检验方法标准等作出了新的规定。[第一段]     

球墨铸铁曲轴生产工艺

我厂从一九五七年起采用球墨铸铁制造跃进牌(NJ130,NJ230)汽车曲轴,共生产了球墨铸铁一万五千多吨,曲轴二十五万多根。球铁件由曲轴、凸轮轴两个品种,扩大为现生产的33个品种,占汽车灰铸铁产量的35～45%。开始生产镁球铁曲轴时,质量不稳定,废品率高。1964年我厂和一机部机械院及南京工学院共同试制成功稀土镁球墨铸铁,并且在熔炼工艺和铸造工艺方面进行了一系列改进,质量有了显著的提高。现将稀土镁球墨铸铁曲轴铸造生产工艺介绍如下:     

组织形态对球铁曲轴疲劳特性的影响

用两根以不同工艺铸造的4JB1发动机球铁曲轴,来研究组织形态对其疲劳特性的影响。一种工艺为铸态 正火处理(以下简称正火态);另一种是铁型覆砂铸造(以下简称铸态)。两者都经机加工、氮化处理后进行弯曲疲劳试验,并从毛坯取样做力学性能和冲击试验。结果表明:尽管两者的力学性能相近,但铸态曲轴的弯曲疲劳极限远高于正火态曲轴。这是由于铸态曲轴具有细小的牛眼状石墨形态 珠光体组织,所以裂纹起裂功和扩展功都较高,在疲劳中当石墨处萌生裂纹后,包围石墨的铁素体可以使裂纹尖端钝化,有效阻止裂纹扩展;而正火态曲轴显示为球状石墨 珠光体组织,包围在石墨周围的珠光体强度较高,在与石墨交界处萌生裂纹和之后裂纹的扩展都较快,导致疲劳寿命较低。     

球铁曲轴铸造过程的数值模拟及分析

利用计算机数值模拟技术对某发动机球铁曲轴铸件的铸造充型过程和温度场分布进行了数值模拟,并根据传热学原理和铸造凝固理论对模拟结果进行了分析,确定了曲轴产生“缩凹”缺陷的主要原因。结合壳型填铁丸铸造工艺和球铁的凝固特点对原铸造工艺的浇注系统进行了改进,并对改进后的铸造工艺进行了计算机数值模拟和试验验证。结果表明,改进后的浇注系统补缩能力明显增强,消除了原工艺的铸造缺陷;模拟结果与实际浇注结果基本一致。     

曲轴生产过程质量控制与诊断体系构建

在分析生产制造过程质量控制与诊断相关理论和方法的基础上,提出一种适用于汽车发动机曲轴生产过程质量控制与诊断的框架体系,并重点介绍了该控制与诊断体系的3大模块及其运行过程.通过实践证明,该体系可明确揭示汽车发动机曲轴加工过程中导致产品质量缺陷的深层次原因,可实现对曲轴加工过程质量的有效控制和诊断.     

进口汽车曲轴轴颈磨损的电刷镀修复

进口汽车的曲轴价格昂贵，磨损后在没有配件的情况下可采用电刷镀技术来修复。对于进口汽车来说，产生曲轴磨损的主要原因是：用户对进口汽车的维修使用要求不够了解，添加润滑油时降低了标准，油道被堵塞，轴瓦缺油被烧伤磨轴颈，或维修时未按装置要求操作，使曲轴各道轴颈松紧程度不均，装配过紧处，使曲轴润滑油膜太薄，或无法形成油膜，造成烧伤磨损。在电刷镀时，只要正确执行刷镀工艺就可将曲轴修复。     

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%。     

发动机停机后曲轴停止相位的研究

针对发动机在停机过程中由于缸内气体压力的作用出现的曲轴反转现象,研究发动机停机后曲轴停止的位置对于缸内直喷汽油机实施起动—停止控制策略的重要意义。在Jetta1.6 L发动机上的研究结果表明:发动机停机后处于压缩行程的活塞停在80°CA BTDC的概率较大,约占50%;发动机是否发生反转主要取决于转动动能衰减到0时缸内气体负力矩的大小;采用两个具有一定相位差的光电传感器可以判断曲轴是否反转并检测停机后曲轴的位置。     

曲轴回转力矩及轴向间隙测量机的研发与设计

在发动机装配过程中,发动机曲轴回转力矩和轴向间隙是两个较为关键的质量参数,本文介绍了曲轴回转力矩及轴向间隙在线自动测量的关键技术,以及设计过程中的注意事项,对测量技术研究人员具有一定的参考价值。     

曲轴中频感应淬火过程模拟及残余应力计算

利用ANSYS有限元分析软件，进行了6110钢曲轴的中频感应淬火过程的模拟计算，并预测了淬硬层的深度，计算了淬火后的残余应力分布。可直观显示任意时刻曲轴内任意截面上的温度场和应力场以及温度、应力等值线随着时间推移的情况，也可以显示任意点上的温度一时间曲线、应力一时间曲线。     

康明斯6B柴油机曲轴的模锻

介绍了康明斯６Ｂ柴油机曲轴在锻压机上的曲面分模直接模锻成型工艺。对工艺方案的确定及锻模设计中的一些关键问题进行了分析，应用该模锻工艺和模具，已累主地生产康明斯６Ｂ柴油机轴锻件２万多件，替代了进口，保证了康明斯发动机国产化对曲轴锻件的需求。     

车用发动机球铁曲轴的质量控制

为提高车用发动机球铁曲轴生产技术水平，从铁水的熔炼及炉前处理、造型工艺、浇注一冷却工艺、曲轴强化等方面，对国内外曲轴铸造工艺进行了分析比较。介绍了获得纯净铁水的熔炼方法、铁水的球化处理方法及球化剂的配比、孕育处理方法、铜与钼合金的配合使用方法等。