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。     

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。     

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。     

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]     

球墨铸铁曲轴的铸造与发展

介绍了球墨铸铁生产发动机曲轴的现状及发展。讨论了球墨铸铁曲轴的熔炼工艺、合金化与生产工艺方式。重点介绍了等温淬火球墨铸铁在曲轴上的应用,特别是其在大功率发动机曲轴中的应用。     

复杂载荷下曲轴疲劳强度的可靠性

针对目前发动机曲轴疲劳可靠性设计方法法中存在的不足，通过对曲轴疲劳试验程序载荷谱及Ｐ－σ－Ｎ曲线的研究，提出出用程序载荷谱测定了Ｐ－σ－Ｎ曲线，并应用疲劳损伤等交理论对承受复杂载荷的贡轴进行可靠性设计的新方法。     

材料牌号对球铁曲轴弯曲疲劳强度的影响

本文通过试验测定了用不同牌号珠光体球铁产生的发动机曲轴在圆角未强化、氮化和圆角滚压等不同状态下的弯曲疲劳强度.结果表明,无论是否经过强化处理,材料牌号高的曲轴其弯曲疲劳强度并不优于材料牌号低的曲轴.据此,建议在曲轴的选材中优先采用铸态的QT700-2球墨铸铁.     

某发动机曲轴断裂分析

某直列六缸发动机在台架试验中发生曲轴断裂的情况,通过检测确定硅油减振器已失效;为了确定硅油减振器失效与曲轴断裂的关系,搭建了发动机动力学模型对曲轴在可靠性试验台架上的工作状态进行模拟,分析比较了在硅油减振器正常和失效情况下曲轴的负荷情况及相应的疲劳可靠性差异。通过分析确定发动机曲轴断裂的主要原因是硅油减振器失效;在减振器失效后曲轴长时间在轴系扭转共振点附近全负荷运行,振动产生的动力学载荷使曲轴承受的负荷已超出其疲劳强度的限值,发生断裂;对硅油减振器改进后,经过多轮可靠性台架试验,没有再发生曲轴失效的情况。     

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。     

空压机曲轴以铸代锻的试验及应用

分析了国内外以铸代锻的发展趋势,针对EQ6100型发动机空压机曲轴的工况及对性能的要求,提出以球铁代锻钢生产空压机曲轴的方案。通过试验确定了球铁曲轴毛坯的强度、韧性、硬度、珠光体含量等性能指标及生产控制工艺,确定了热处理规范及处理后性能,将曲轴的淬火硬度由原45号钢的HRc≥46,降低为球铁的HRC≥28。经台架试验及装车考核试验表明,其耐磨性比锻钢好,完全能满足使用要求。     

基于高载荷工况的球墨铸铁关键技术研究与应用

针对球墨铸铁件承受的负荷越来越高的现状及铸件综合质量、工艺、成本、能耗、效益、清洁生产和技术装备等方面与发达国家的差距,天润曲轴股份有限公司（下简称：天润曲轴）提出了基于高载荷工况的球墨铸铁关键制造技术并加以研究应用,获得了微锡代钼合金化及孕育技术、铁水共晶点控制技术、密封正压无氧球化技术及球铁曲轴产业化新技术共四项关键共性技术研究成果。实现了高载荷工况下球墨铸铁件的高质量、高可靠性,成功降低了引起失效的各种缺陷比率和生产成本,减少了资源消耗,减轻了环境污染。微锡代钼合金化及孕育技术采用合金化处理是生产高牌号铸件的一个重要途径,     

曲轴连杆颈平行度误差分析

曲轴是发动机的主要旋转零件，直接承受各种复杂交变载荷，产品对其连杆颈的形状、位置以及表面粗糙度都提出了严格的公差要求，如图1，神龙TU及EW系列发动机曲轴的连杆颈轴线对主轴颈轴线的平行度公差仅为     

富康轿车发动机的使用维护

该车发动机汽缸体为铝合金材料，汽缸套为湿式，材料为铸一道球墨铸铁气环；第二道灰铸铁气环；第三道为组合油环；锻钢连杆、球墨铸铁曲轴，该车在使用维护中的检修要点如下。     

新的曲轴轴承材料

<正> 涡轮增压以及其它先进的设计不断地改善了发动机的性能,结果导致曲轴轴承需要承受更高的载荷。使人们倾向于采用球墨铸铁曲轴和为降低摩擦损失而减小轴承尺寸,以及进一步增强轴和轴承之间的相互作用,从而减小轴和轴承之间的油膜厚度。     

桑塔纳轿车曲轴的检修

曲轴是发动机上最重要的部件,它主要是用来承受活塞连杆承受的力,并把它转变成转矩,再通过飞轮进行传递,成为汽车行驶的动力。另外还驱动发动机、水泵等其它辅助装置。下面以桑塔纳轿车的曲轴为例介绍曲轴检修要点。     

曲轴扭转疲劳断裂分析

发动机曲轴在进行扭转疲劳试验过程中出现非正常疲劳裂纹,原因是油孔内壁存在加工沟槽。通过钻完油孔后进行旋转锉打磨,提高了曲轴的扭转疲劳强度。曲轴是发动机的核心零部件之一,作为动力输出的主要载体,工作中承受着复杂的弯曲和扭转载荷。统计表明,曲轴的疲劳断裂有80%是弯曲疲劳断裂,扭转疲劳断裂的比例不到20%。     

4JB1发动机铸态球铁曲轴的研制

采用铁型覆砂铸造工艺，通过球铁合金化生产的铸态QT800—2球铁曲轴，经过性能测试和批量装车交用户使用试验，表明该球铁曲轴的性能达到和超过现有的锻钢曲轴，能满足4JB1增压发动机的要求。在保证和提高性能的同时降低了生产成本，取得了较好的经济效益。     

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。     

4JB1发动机铸态球铁曲轴的研制

采用铁型覆砂铸造工艺，通过球铁合金化生产的铸态QT800-2球铁曲轴，经过性能测试和批量装车交用户使用试验，表明该球铁曲轴的性能达到和超过现有的锻钢曲轴，能满足4JB1增压发动机的要求。在保证和提高性能的同时降低了生产成本，取得了较好的经济效益。     

球铁曲轴弯曲疲劳强度的若干特点

本文以中型货车发动机曲轴为对象，研究了球铁曲轴弯曲疲劳强度的特点。结果表明，轴颈圆角表面粗糙度在Ｒａ１．６－Ｒａ０．４范围内时，球铁曲轴的弯曲疲劳性能无显著变化；同一曲轴上各曲拐疲劳强度存在差异；铸态下球铁曲轴圆角强度的分散性大约是锻钢３－４倍，强化后这种分散性可减小一半以上。球铁曲轴的上述特点主要由球铁材料本身的特性和毛坯浇铸时凝固冷却不一致所造成的。