[發(fā)明專利]一種正火態(tài)球墨鑄鐵曲軸的氮化、圓角滾壓強化工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810015525.7
• 申請日: 2008-04-14
• 公開（公告）號: CN101560665A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發(fā)明（設計）人: 丁杰;張之奎;張立平;王守河;張國江
• 申請（專利權(quán)）人: 濱州海得曲軸有限責任公司
• 主分類號: C23F17/00
• 分類號: C23F17/00;C23C8/26;C21D7/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)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(shù)

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(shù)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(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種正火態(tài)球墨鑄鐵曲軸的氮化、 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、圓角滾壓強 化工藝，所述的工藝是，先進行氮化，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_0.1為 500-620，然后對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0.1-0.2mm。

這種氮化、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99.4％以上，表面硬度HV_0.1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。通過對氮化和圓角滾壓各參數(shù)的優(yōu)化組合，避免了因滾壓凸起造 成的軸瓦邊緣負荷現(xiàn)象。

附圖說明

圖1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HV_0.1為500-620時，氮化爐氣氛的控制方法為已 有技術(shù)，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。顯然，所述的圓角為外圓角。

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1。滾壓時，滾壓輪位于滾壓大輪與待滾壓曲軸3的圓角之間。

如圖1所示，在進行圓角滾壓時，可根據(jù)具體汽車發(fā)動機曲軸的設計， 疲勞彎矩值、軸瓦配合間隙、爆發(fā)壓力等參數(shù)確定滾壓力P、滾壓角度α、 滾壓深度h、滾壓半徑R等滾壓參數(shù)。

最大滾壓凸起τ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(cè)面距離L的公式為：

L≈R+R2-(R-h)2]]>

如圖2所示，通過選取P、α、R、h等參數(shù)使L≤[(B₁-B₂)/2+1.25]， 且使軸瓦4邊緣(B₁-B₂)/2處凸起τ_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(zhì)為QT800-3。