以42CrMoA鋼制6缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸為例,曲軸零件簡(jiǎn)圖如下圖所示。該曲軸的性能要求為:Rm≥840MPa、Rp0.2≥660MPa 、A5≥13%、Z≥40%,aK≥78J/cm2。有6個(gè)連桿軸頸、7個(gè)主軸頸和1個(gè)油封法蘭,共14處部位需要淬硬,硬度為 57~62HRC。
中頻加熱電源對(duì)鋼質(zhì)曲軸進(jìn)行熱處理的流程為:材料檢驗(yàn)→下料→熱模鍛成形→正火→調(diào)質(zhì)處理→清理拋丸→粗加工 →軸頸表面強(qiáng)化處理→精加工→熒光磁粉探傷→成品。
(1)曲軸的正火:調(diào)質(zhì)曲軸均采用模鍛的方法制坯,毛坯需正火處理。正火的目的是細(xì)化鍛件晶粒,為調(diào)質(zhì)處理做好組織準(zhǔn)備。
曲軸正火一般采用中頻加熱電源進(jìn)行,加熱溫度為840℃±10℃,保溫2.5h后進(jìn)行自然空冷。
(2)曲軸的調(diào)質(zhì)處理:曲軸的調(diào)質(zhì)在由中頻加熱電源與連續(xù)式加熱爐組成的調(diào)質(zhì)機(jī)組上進(jìn)行,目前比較好的有兩種爐型組合。一是連桿式推爐,曲軸橫向置于料盤上,定時(shí)推一盤進(jìn)爐(同時(shí)推一盤出爐淬火),爐膛寬而低矮;回火采用連續(xù)式鏈板爐,曲軸置于鏈板輸送帶上。加熱爐控溫一般分三區(qū)。這種設(shè)備的組合方式熱處理產(chǎn)量高、質(zhì)量好,爐窯的熱效率較高,設(shè)備一次性投資和設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)成本較低。二是連續(xù)式懸掛爐,曲軸垂直懸掛在專用吊具上,由懸掛鏈傳送曲軸步進(jìn)式進(jìn)爐加熱,定時(shí)移近一個(gè)吊具進(jìn)爐(同時(shí)移出一個(gè)吊具出爐淬火),并以同樣方式進(jìn)入回火爐,此類設(shè)備同前者相比,爐窯的熱效率偏低,設(shè)備一次性投資和設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)成本較高。調(diào)質(zhì)后的曲軸,要進(jìn)行99%的硬度檢測(cè),并進(jìn)行校直。校直后需在回火溫度下去應(yīng)力,隨后再進(jìn)行拋丸清理。
(3)軸頸的表面強(qiáng)化處理:軸頸的表面強(qiáng)化處理主要是對(duì)其軸頸及圓角進(jìn)行強(qiáng)化,其表面強(qiáng)化方法有感應(yīng)淬火及氮碳共滲處理。
A.感應(yīng)淬火仍然是目前曲軸(特別是大功率發(fā)動(dòng)機(jī)或增壓發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸)首選的強(qiáng)化技術(shù)。
B.以42CrMoA鋼材料制成的曲軸的氣體氮碳共滲處理一般利用中頻加熱電源進(jìn)行,其工藝曲線如下圖所示: