曲軸的圓角滾壓工藝與疲勞強(qiáng)度.pdf

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1、《汽車(chē)科技》!##$年第%期工藝·材料曲軸的圓角滾壓工藝與疲勞強(qiáng)度東風(fēng)汽車(chē)公司工藝研究所馮美斌李滿良【摘要】試驗(yàn)測(cè)定了某發(fā)動(dòng)機(jī)球鐵曲軸采用切線滾壓、半精磨后滾壓和沉割滾壓等工藝方案的彎曲疲勞極限，結(jié)果表明，從疲勞強(qiáng)度的角度看，這幾種滾壓工藝方案都是可行的?！?"#$%&’$】+,-../011.2-31104567,.8.690471:;04543-8<1/011.2-3110459;..=-311045<4;=362)6.80/0406,.;5-04;045-311045>.-.<==10.;232,.43;:1<-7-<4?6,

2、4504.@+,.A.4;045/<205:.1080263/2,.-311.;2.62=0.7.6>.-.8.<6/3:4;2,<2<112,.-31104567,.8.6>.-.=-<7207@關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸圓角滾壓疲勞強(qiáng)度()+,%-./0120)3%&04#5&6$7288)$%,882017&$219)#$%)01$5$概述和“)%”。在若干試件連桿軸頸兩側(cè)圓角或沉割槽最大應(yīng)力處各貼有一片$P$88!大小的應(yīng)變片，貼曲軸圓角滾壓強(qiáng)化具有成本

3、低、效率高和強(qiáng)化效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。以球鐵曲軸為例E$F，圓角滾壓可使片方向平行于曲軸軸線，以測(cè)定試件在動(dòng)載下的彎其彎曲疲勞極限提高G#H以上，遠(yuǎn)高于目前現(xiàn)有的曲應(yīng)力。應(yīng)變信號(hào)經(jīng)一臺(tái)QRS—%N型靜動(dòng)態(tài)應(yīng)變其他強(qiáng)化方式，因而使它在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸中的應(yīng)儀放大后，用Q+—’"#型數(shù)字電壓表讀取，其分辨用日益廣泛。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)外圓角滾壓的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸率為#K$8T。圓角應(yīng)力!則根據(jù)測(cè)得的應(yīng)變"按在整個(gè)曲軸中所占的比例已從I#年代的J#H提高下式計(jì)算：到現(xiàn)在的G#H左右，而轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸則基本上都是采用圓角滾壓工藝進(jìn)行強(qiáng)化。因此，曲軸圓角滾壓技術(shù)已成為發(fā)展汽車(chē)工業(yè)

4、，尤其是轎車(chē)工業(yè)必不可少的關(guān)鍵技術(shù)之一。式中!為曲軸材料彈性模量取!U$K%’P$#JVW本文介紹某發(fā)動(dòng)機(jī)球鐵曲軸滾壓工藝試驗(yàn)中，!；#為泊松比取#U#K!G%。88不同的滾壓工藝方案對(duì)曲軸彎曲疲勞強(qiáng)度的影!K!滾壓工藝試驗(yàn)響。曲軸滾壓在自行研制的XY—$通用型曲軸圓角滾壓裝置上進(jìn)行，它適用于中小發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的圓!試件與試驗(yàn)方法角滾壓批量生產(chǎn)。XY—$滾壓機(jī)包括滾壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。液壓工藝參數(shù)可通過(guò)機(jī)內(nèi)的!K$試件旋鈕方便地進(jìn)行預(yù)置。機(jī)床能夠自動(dòng)完成一個(gè)軸頸試驗(yàn)曲軸為試制的成品曲軸，材料為L(zhǎng)+I##—!兩側(cè)圓角的滾壓全過(guò)程，包括工件的轉(zhuǎn)

5、動(dòng)、滾壓力球墨鑄鐵，鑄態(tài)?；w金相組織為IJHMGJH珠光上升、保持、下降、停機(jī)、松開(kāi)和潤(rùn)滑系統(tǒng)的開(kāi)、閉等體，其余為分布在石墨周?chē)蔫F素體，基體硬度為操作。為了使所開(kāi)發(fā)出的滾壓工藝能很好地與當(dāng)前!#IM!JJNO。國(guó)內(nèi)汽車(chē)、內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的曲軸加工水平相適應(yīng)，試試件是從試驗(yàn)曲軸上截取的單拐，每根曲軸取驗(yàn)中采用了三種典型工藝方案，其主要工藝流程如第!、(、%曲拐"個(gè)樣件，編號(hào)相應(yīng)為“)!”、“)(”、下：切線滾壓：粗加工&軸頸感應(yīng)淬火、回火&精作者簡(jiǎn)介：馮美斌&$’(’)，男，西安交通大學(xué)碩士研究生畢業(yè)，東風(fēng)汽車(chē)磨&滾壓&滾壓校直&拋光。公司副總工藝師，

6、高級(jí)工程師，東風(fēng)公司和湖北省有突出貢獻(xiàn)專(zhuān)家，精加工后滾壓：粗加工&軸頸感應(yīng)淬火、回火主要從事汽車(chē)材料和零部件強(qiáng)度及強(qiáng)化技術(shù)研究。·!"·工藝·材料《汽車(chē)科技》!##$年第%期&半精磨&滾壓&滾壓校直&精磨&拋光。"&$&$沉割的影響沉割滾壓：粗加工&切沉割槽&軸頸感應(yīng)淬火、曲軸的軸頸沉割后，由于沉割槽的半徑（本試驗(yàn)回火&滾壓&滾壓校直&磨軸頸、端面&拋光。中為!&/22）要小于原軸頸圓角半徑（本試驗(yàn)中為!&’疲勞試驗(yàn)’&#;’&/22），且沉割槽有一定的深度（一般為曲軸彎曲疲勞試驗(yàn)在()—$電動(dòng)諧振式疲勞#&!;#&’22），使軸頸直徑和曲拐的重迭

7、度減小。試驗(yàn)裝置!+上進(jìn)行，載荷為對(duì)稱(chēng)的正弦波，加載頻率因此，沉割后曲軸的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度將下降，這一點(diǎn)從沉割約,!-.。試驗(yàn)前對(duì)系統(tǒng)的載荷進(jìn)行了標(biāo)定，標(biāo)定后與未沉割兩種試件的圓角應(yīng)變數(shù)據(jù)可以清楚地反映在所使用的載荷范圍內(nèi)，彎矩的相對(duì)誤差不大于出來(lái)。在這里采用了單位彎矩在試件連桿軸頸圓角$&/0。用升降法測(cè)定試件的疲勞極限彎矩，同時(shí)根最大應(yīng)力點(diǎn)處所產(chǎn)生的應(yīng)變平均值!#來(lái)表征曲軸據(jù)測(cè)得的圓角應(yīng)力值估算試件圓角的疲勞極限應(yīng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，不難理解，!#的值越大，曲軸的結(jié)構(gòu)強(qiáng)力。試驗(yàn)的循環(huán)基數(shù)為$#1。定義系統(tǒng)的共振頻率下度就越低。降$-.為試件失效，相應(yīng)的裂紋長(zhǎng)度

8、約’#22。試驗(yàn)測(cè)得軸頸未沉割和沉割試件的!#值分別為$&%,"<$#=%=%>?2和!&$/!<$#>?2，據(jù)此可以’試