球铁曲轴滚压工艺的研究
YC6108ZQ柴油机球铁曲轴疲劳强度及圆角滚压.
YC6108ZQ柴油机球铁曲轴疲劳强度及圆角滚压曲轴是发动机中最重要的零部件之一,工作过程中受力情况非常复杂,工作破坏形式主要是疲劳断裂与磨损,所以,对曲轴疲劳强度的研究是目前曲轴设计研究的一个重要课题。
国内外文献对滚压工艺研究报导明显不足,导致国内厂家滚压工艺参数只能靠经验确定,多数国内厂家依靠进口设备原有的工艺参数,制约了滚压技术的更好应用。
本文对YC6108ZQ柴油机球墨铸铁曲轴滚压工艺强化进行了研究,分析了滚压工艺参数对曲轴疲劳强度的影响规律,为本球铁曲轴工艺参数的改进和优化提供了参考。
本文分析了YC6108ZQ柴油机曲轴各工况下的受力状况;计算了曲轴在各转速下圆角处的不同应力状态;通过试验研究了曲轴材料,包括硬度、强度、延伸率等参数对曲轴疲劳强度的影响规律;研究了曲轴圆角滚压各参数及曲轴圆角结构对曲轴疲强度的影响规律;对曲轴进行了相关的疲劳试验研究;给出了不同滚压力下的疲劳强度极限;得出了YC6108ZQ柴油机球铁曲轴不同疲劳极限值对应的一条最佳残余应力线,以及最佳滚压力值。
本文通过疲劳强度分析和疲劳试验,得到了材料性质和滚压工艺参数对疲劳强度的影响规律,一些结论,如滚压力的提高可在一定范围内可提高曲轴的疲劳强度极限等对实际曲轴的滚压强化生产具有一定的指导意义。
同主题文章[1].各国球墨铸铁标准' [J]. 现代制造工程. 1982.(01)[2].田长浒,陈滌輝,戢家齐. 钒钛球墨铸铁性能试验报告' [J]. 四川大学学报(工程科学版). 1982.(02)[3].白金元. 球墨铸铁拉伸凹模' [J]. 模具工业. 1983.(01)[4].温永泉. 曲轴弯曲疲劳试验的新方法' [J]. 内燃机学报. 1988.(01)[5].罗庆燎. 多种牌号球墨铸铁的生产' [J]. 航空制造技术. 1987.(06)[6].王金廷. 球墨铸铁井管通过鉴定' [J]. 地下水. 1986.(02)[7].郭占哲. 用圆角滚压加工提高曲轴强度' [J]. 车用发动机. 1991.(03)[8].李满良,冯美斌. 圆角滚压球铁曲轴在柴油机中的应用研究' [J]. 汽车工艺与材料. 2002.(Z1)[9].田长浒. 钒钛球墨铸铁耐磨性能的试验研究' [J]. 机械. 1984.(02)[10].铸态QT50—5球墨铸铁科研成果通过省级鉴定' [J]. 华东交通大学学报. 1987.(01)【关键词相关文档搜索】：机械工程; 曲轴; 球墨铸铁; 圆角滚压; 滚压力; 疲劳强度【作者相关信息搜索】：上海交通大学;机械工程;田中旭;蔚兴建;。
75.轿车发动机高质量铸态球铁曲轴的研究及产业化
轿车发动机高质量铸态球铁曲轴的研究及产业化高广阔（一汽铸造公司特种铸造厂，吉林长春 130011）摘要：本文针对轿车发动机高质量和高性能铸态球墨铸铁曲轴的国产化问题，研究开发了壳型铸造曲轴工艺，通过对曲轴的壳型铸造工艺、浇注系统、发热保温冒口、铁水过滤净化、炉料配制优化以及球化孕育处理等工艺技术的研究开发，为大众汽车公司、南汽名爵、一汽奔腾、上海华普等开发生产了各种高质量高性能曲轴，曲轴质量达到国际先进水平。
关键词：轿车发动机曲轴；壳型铸造；工艺研究开发1 概述汽车工业作为我国国民经济的支柱产业之一，在经济发展中占有举足轻重的地位，特别是近年来我国轿车工业的迅猛发展，极大的带动和推进我国相关工业的兴起。
目前，我国的轿车品牌和种类众多，而轿车性能的优劣取决于其发动机性能的好坏，因此，开发研制发动机零部件、铸造优质铸件，这是轿车发展的当务之急。
曲轴是汽车发动机上的关键零件之一，其性能的好坏直接影响汽车质量和寿命。
曲轴在发动机中承担最大负荷和全部功率，承受着强大的方向不断变化的弯矩及扭矩，也承受着高速旋转中长时间的磨损，因此，要求曲轴材质具有较好的刚性和疲劳强度以及良好的耐磨性能。
在“九五”期间，为了缩短我国汽车工业与世界发达国家的差距，中国一汽集团公司与德国大众公司、德国奥迪公司合资建厂，成立一汽—大众公司，生产奥迪、迈腾、速腾、宝来、高尔夫和捷达等轿车，其发动机所用曲轴的质量和性能要求非常高，抗拉强度σb≥700Mpa，延伸率δ≥3%，硬度HB240以上。
表面淬火硬度为HRC55以上，曲轴表面粗糙度为Ra6.3—Ra3.2，曲轴尺寸精度为CT6—CT7级。
另外，曲轴加工后其表面质量要求非常高，不允许有任何用肉眼能看见的缺陷。
这种高性能高质量的要求，普通砂型铸造是无法满足的。
因此，在一汽—大众公司建厂初期，该公司生产的奥迪、迈腾、速腾、宝来、高尔夫和捷达等轿车的发动机所用的曲轴一直是从德国和英国进口的，这种关键产品依赖进口，不但高昂的价格制约了轿车成本的降低，而且数月的洲际运输周期给生产带来诸多麻烦。
高强韧性球墨铸铁曲轴铸造技术研究及应用
高强韧性球墨铸铁曲轴铸造技术研究及应用随着工业社会的发展，曲轴作为传动机械的重要组件，其金属材料的研发和制造技术的改进，越来越受到重视。
特别是球墨铸铁曲轴作为曲轴的重要组成材料，具有优良的机械性能，耐磨性和韧性，在高转速、高温、高压、高负荷的条件下，具有很高的使用寿命。
因此，开发出具有更高强韧性的球墨铸铁曲轴尤为重要。
一般而言，球墨铸铁曲轴材料主要是铁素体铸铁，又称细粒铸铁、轴承铸铁，具有良好的延展性、硬度和弯曲强度，但耐磨性弱，不适合高负荷和高摩擦条件下的使用。
为了提高曲轴的耐磨性和韧性，在铸件内部加入大量的铬化物合金，形成球墨铸铁曲轴材料，以改善曲轴的机械性能。
球墨铸铁曲轴的高强韧性是由合金元素（如铬）以及铁素体组成的脆性和韧性互补效应的结果，并且由铸铁的析出结晶（如碳钢析出结晶）更进一步提高了曲轴的抗疲劳性能。
因此，要开发出高强韧性球墨铸铁曲轴，必须从材料性能和工艺参数等方面研究。
首先，从球墨铸铁曲轴材料的性能出发，一般要求材料具有较高的强度、弹性模量、抗拉伸性能和耐疲劳强度。
为此，采用改质和合金化的方法，使用正确的合金元素，改变抗拉强度和抗压强度，加强组织结构，提高球墨铸铁曲轴材料的机械性能。
其次，从工艺参数方面考虑，铸造温度、加热条件和冷却速度等参数要符合球墨铸铁曲轴的要求，以达到挤压结构及晶粒尺寸的理想状态，大大提高曲轴的强韧性。
最后，从尺寸和外观等方面考虑，球墨铸铁曲轴的质量应满足机械设备的要求，以确保曲轴使用性能。
综上所述，高强韧性球墨铸铁曲轴的研究及应用，不仅考虑材料本身的性能，也考虑工艺参数和外观要求，对开发出高性能的球墨铸铁曲轴至关重要。
在曲轴领域，随着加工工艺水平的日益提高，球墨铸铁的应用越来越广泛，高强韧性球墨铸铁曲轴的研究和日益提高的性能，有助于为各行业提供高可靠性的设备，为工业社会的发展和经济的发展做出重要贡献。
总之，高强韧性球墨铸铁曲轴研究及应用十分重要，从材料改进和工艺优化到曲轴外观质量控制，都必须综合考虑，以满足机械设备的要求，达到质量可靠、技术成熟的球墨铸铁曲轴产品，有利于提高工业的生产效率，推动经济的发展与繁荣。
492发动机球铁曲轴滚压参数的确定
及它们产生的力矩 ， 曲轴既扭 转又弯 曲， 使 发生疲 劳 应力 状 态 。 曲轴 主 要 故 障 模 式 是 扭 转 断 裂 和 疲 劳 破坏 。对 球铁 曲轴 来 说 ， 过 轴 颈 淬火 和 圆角 滚 经 压 工艺 强化 后 ， 安全 系 数 大 于 １ ８后 的应 用 是 非 常 ． 可靠的， 实际使用中已充分验证达到此安全系数 的 球铁 曲轴的断轴率均低于 ０ ０ ％ ， ．８ 远好于采用氮化 工 艺 的钢 轴 。对 安 全 系 数 的 确 定 主 要 是 通 过 疲 劳 试验结果进行测算 ， 其对应关系为 凡 ＝Ｍ ， ／ ： 式 中， 为疲劳试验弯矩 ， 为曲轴名义弯矩。 Ｍ 实践 表 明 ， 全 系 数 的 大小 即 弯 曲疲 劳 强 度 大 安 小对 曲轴寿命具有决定性作用 ， 曲轴断裂 的统计 对 结果也 表 明 ，０ 以上 的断轴 是 由弯 曲疲 劳 引起 的 ， ８％ 这就 要求 曲 轴 要 有 足 够 的 弯 曲疲 劳 强 度 。 由 于 球
Ｋｅ ｒ ｓ ｉ ｓ ｌｅ ｇｎ ；ｃ ａ ｋ ｈ ｆ ；ｓ ｅ ｇｈ ｎ ｎ ｒ ｃ ｓ ；ｆｔ ｅ ｓ ｅ ｇｈ ｙ ｗｏ ｄ ：ｄ ｅ ｅ ｎ ｉ ｅ ｒ ｎ ｓ ａ ｔ ｔ ｎ ｔ ｅ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ａｉ ｔ ｎ ｒ ｕ ｇ ｒ ｔ
球铁的强化在曲轴中的应用
球铁的强化在曲轴中的应用摘要：这里提供的是一项研究的结果，在此，得出如下结论：通过单独的深度圆角滚压、等温淬火，或两者相结合的方法，可以在很大程度上改善球铁曲轴的弯曲疲劳强度。
选作测试工具的曲轴，具有不同尺寸，并且能够代表在重型内燃机中应用。
本项目要求对样本曲轴进行以下几方面的研究：铸造、机械加工、深度圆角滚压、等温淬火、弯曲疲劳强度测试、残余应力测量、机械性能评估，及光学、电子金相检验等。
研究的结果表明：通过深度滚压或等温淬火可以在很大程度上提高圆角疲劳强度，并且两种方法相结合的情况下效果更加明显。
利用经过淬火和回火的1046钢曲轴作为参考对象，此曲轴具有48000Psi的强度极限，研究结果表明：经过圆角滚压的球铁曲轴的强度极限约高出100％，达到97000 Psi；采用等温淬火的曲轴可达到60000 Psi；采用等温淬火与圆角滚压相结合的曲轴143000 Psi，相对于调质钢曲轴强度极限可高出190％。
金相检验、残余应力分析及横截面硬度检测，被用来记录球铁强化的原因。
研究表明，对球铁可以采用特殊的强化方法，从而利用这种材料的特殊性能。
首先，因为高的工作硬化代表着珠光体球铁中存在高硅基体，深度圆角滚压能够产生显著的强化，原因是冷加工和伴随产生的压力残余应力，其次，在理想状况下，球铁的等温淬火可以产生具有高强度、韧性及硬度的综合体，组织中残余奥氏体的百分比含量显著，高达40％，如果此组织又是以冷加工（深度圆角滚压）为条件，那么局部显著的强化是由于残余奥氏体和加工贝氏体的转变形成的。
相对于钢，球铁的这种来自于等温淬火和冷加工的强化影响，将更加特殊、明显和有益。
事实上，应用此方法，在钢中不可能获得同样程度的提高。
通过采用合理的设计、铸造技术、热处理和局部机械加工，最终可以利用球铁的内在潜力。
简介在应用于内燃机中，采用球铁曲轴代替锻钢曲轴被广泛接受，从而达到降低材料消耗的目的。
事实上，由于球铁低的材料消耗和加工消耗，另外其它通常低的花费，使得汽车设计者自从1960年开始，大量使用这种材料作为汽油内燃机曲轴材料。
球墨铸铁汽车曲轴的加工工艺解读
球墨铸铁汽车曲轴的加工工艺学院机电工程学院专业机械类年级班别创新实验班12（1）学号 3112010453 3112010454 3112010455 3112010462 学生姓名罗毓健骆智伟马欣华冼文飞指导教师王成勇2014年 6 月摘要球墨铸铁具有优良的机械性能，已经大量用于制造强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。
球墨铸铁大量地应用于汽车发动机曲轴的加工生产，结合球墨铸铁的特性，本文讲述了球墨铸铁应用于曲轴的切削与磨削加工机理及其加工工艺，介绍了聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具切削加工等温淬火球墨铸铁（ADI）时的特征。
介绍了奇瑞公司曲轴的加工工艺以及几款相关的曲轴专用加工机床。
关键词：球墨铸铁，曲轴，ADI，PCBN目录1球墨铸铁基本性质与应用 (1)1.1 球墨铸铁的成分与组织结构 (1)1.2 球墨铸铁的机械、物理、力学性能 (1)1.3 典型零件、应用场合 (2)1.4 球墨铸铁曲轴加工批量和加工质量要求 (2)1.5 小结 (2)2球墨铸铁切削与磨削加工机理 (2)2.1 等温淬火球墨铸铁（ADI）的切削与磨削可加工性简述 (3)2.2 铸铁应用于曲轴的主要切削、磨削去除过程 (3)2.3 球墨铸铁的切削加工过程特征 (4)2.4 加工等温淬火球墨铸铁常用刀具 (5)2.5 曲轴加工工艺 (6)3曲轴加工专用机床 (12)3.1 曲轴质量定心机 (13)3.2 数控车－车拉机床 (13)3.3 曲轴圆角滚压机床 (13)3.4 绿色粗磨“扒皮”机床 (13)参考文献 (14)球墨铸铁汽车曲轴的加工工艺1球墨铸铁基本性质与应用1.1球墨铸铁的成分与组织结构根据铸铁中石墨形态的不同，铸铁可分为以下四类：（1）普通灰铸铁。
石墨呈曲片状存在于铸铁中，简称灰铸铁或灰铁，是目前应用最广的一种铸铁。
（2）可锻铸铁。
由一定成分的白口铸铁经过石墨化退火而获得。
石墨呈团絮状存在于铸铁中，有较高的韧性和一定的塑性。
铸态高强度球铁曲轴铸造工艺及材料的研究
２＿２ 浇 口杯 的优化 选 择 浇 口杯 的作 用 主要有 ３个方 面 ：第一 是要 有
２０１１／１现代铸铁 ｌ ４３
轴 、不 同的壳 型设 计制 造专 用粘 结 夹具 （图 １５），
更 好地 保证 型壳粘结 强度 。
２．５ 曲轴 冷却 条件 的改善
火 条件 ）。 （３）对 较 大 的 长城 ２．５ Ｌ曲轴 ，改 变 装 箱 工
艺 ，由一 箱 ５件改 为 ３件 ，并 加高砂 箱 高度 ，目的 是 增加 铁丸 量 ，同时也 改善铁 丸对 型壳 的挤压 和 紧实 ，这样 也能很 好地 改善 曲轴冷却 条件 。 ２．６ 炉料 的合理调 整
在初期 ，选用 了泡 沫 过滤 网 ，存 在 的 问题 主 要 是有些 国产泡 沫过滤 网强 度不够 ，在铁 液 的冲 击 下破 损 产生 渣子 ，形 成铸 造 缺 陷 ；后选 用 孑Ｌ径 为 ２．８ ｍｍ 的直孑Ｌ过滤 网 ，但孔 眼过 大 ，过滤 效果 不佳 ；也 选用 过 １．０ｘ１．０／／ｌｌＴＩ方 孔过 滤 网 ，但 由于 孔 眼偏 小 ，当铁 液温 度 偏低 时 ，产 生浇 不 足 等缺 陷 。后通 过生 产验 证 ，采用外 形 尺寸 为 ４，６０～７０ ｍ ｍ 、厚度 为 １０～２０ ｍｍ，滤 孔 数 目在 ３００ ３５０的 陶瓷直孔 过滤 网效果最好 。 ２．４ 型 壳涂胶 工艺的优化 选择
造 成 曲轴气 孔 缺 陷 ；如 放 置在 直 浇道 的最低 位
笔 者公 司生 产 曲轴 采 用 的炉 料基 本 上是 以
置 ，铁 液压力 过大 ，泡沫过 滤 网就会被 冲坏 ，反 而 废 钢加 增碳 剂为主 体 ，具体 配料 比例如表 １。
曲轴的圆角滚压工艺与疲劳强度
，圆角未经滚压强化时的弯曲疲劳极限
应力 " = $# 4 !/$ ? > 22! ，据此可以估算出上述三种 滚压工艺方案的强化效果 ! " 分别为： 切线滚压 ! "$ 4 （ /1$ = !/$） > !/$’$!,0 半精磨滚压 ! "! 4 （ %!# = !/$） > !/$’$"10 沉割滚压 ! "’ 4 （ 1$’ = !/$） > !/$’$,"0 即沉割滚压的强化效果优于切线滚压和半精磨滚 ・!"・
效果显著等优点。 以球铁曲轴为例 E $ F ， 圆角滚压可使 远高于目前现有的 其弯曲疲劳极限提高 G#H 以上， 其他强化方式，因而使它在汽车发动机曲轴中的应 用日益广泛。据统计，国外圆角滚压的发动机曲轴 在整个曲轴中所占的比例已从 I# 年代的 J#H 提高 到现在的 G#H 左右， 而轿车发动机曲轴则基本上都 是采用圆角滚压工艺进行强化。因此，曲轴圆角滚 压技术已成为发展汽车工业，尤其是轿车工业必不 可少的关键技术之一。 本文介绍某发动机球铁曲轴滚压工艺试验中， 不同的滚压工艺方案对曲轴弯曲疲劳强度的影 响。
《 汽车科技》!##$ 年第 % 期 "& $& $ 沉割的影响 曲轴的轴颈沉割后， 由于沉割槽的半径（ 本试验 中为 !& / 22） 要小于原轴颈圆角半径 （ 本试验中为 ，且沉割槽有一定的深度 （ 一般为 ’& # ; ’& / 22） ） 使轴颈直径和曲拐的重迭度减小。 #& ! ; #& ’ 22 ， 因此， 沉割后曲轴的结构强度将下降， 这一点从沉割 与未沉割两种试件的圆角应变数据可以清楚地反映 出来。在这里采用了单位弯矩在试件连杆轴颈圆角 最大应力点处所产生的应变平均值 !# 来表征曲轴 的结构强度， 不难理解， 曲轴的结构强 !# 的值越大， 度就越低。 试验测得轴颈未沉割和沉割试件的 !# 值分别 据此可以 为 $& %," < $# = % > ?2 和 !& $/! < $# = % > ?2， 算出沉割后轴颈圆角应变 （ 应力） 上升了约 !,0 ， 即 沉割使曲轴的弯曲结构强度下降了约 !,0 ， 但这种 下降却从圆角滚压中得到了补偿。由前述疲劳试验 结果可知，切线滚压试件连杆轴颈圆角的弯曲疲劳 极限应力为 /1’ ? > 22! ， 沉割后则为 1$’ ? > 22! ， 即 沉割滚压后圆角处材料的承载能力较非沉割滚压高 约 !"0 。产生这一现象的原因， 是由于沉割后轴颈 圆角半径减小， 有利于形成滚压残余压应力集中， 使 所产生的残余压应力高于非沉割滚压，从而有效地 补偿了沉割引起的结构强度下降。 "& $& ! 磨削的影响 对于半精磨后滚压的工艺， 一般认为， 由于其后 的精磨中磨掉了部分滚压强化层，将会对其疲劳强 度产生不利影响。 但本次试验得出， 半精磨后滚压试 件的疲劳极限略高于切线滚压和沉割滚压。这一结 果表明， 只要适当调整滚压工艺参数， 并将精磨余量 和曲轴的弯曲变形控制在一合适的范围，则由于滚 压所产生的强化层较深 （ 一般可达 ! 22 以上） ，精 磨将不会明显降低零件的疲劳强度。 综上所述， 从曲轴的弯曲疲劳强度角度看， 切线 滚压、半精磨后滚压和沉割滚压这三种工艺方案都 是可行的。 "& ! 强化效果评估 为在评估中排除结构因素的影响，这里采用了 轴颈圆角弯曲疲劳极限应力作为估算依据。已有的 试验得出
高强韧性球墨铸铁曲轴铸造技术研究及应用
高强韧性球墨铸铁曲轴铸造技术研究及应用曲轴是汽车发动机重要的零件，其在汽车发动机的性能和经济性有着重要的影响。
因此，研究高强韧性球墨铸铁曲轴的技术研究，可以提高汽车发动机的效率及延长其使用寿命，也就是说可以更好应用经济性和高效率。
球墨铸铁曲轴是以球墨铁合金为原料经过铸造加工而成的曲轴，它具有良好的耐磨性、抗强力破坏性、耐腐蚀性、耐高温性、可塑性以及适度的强度等优点，可以满足汽车发动机的可靠性和节能的要求。
高强韧性球墨铸铁曲轴的研究可以分为以下几个方面：一是铸态和组织的研究，主要研究铸造工艺和组织结构的影响；二是热处理工艺的研究，主要研究各种热处理技术如火花点焊热处理、高碳素焊接钢热处理等；三是构件设计及力学性能的研究，主要研究各构件的特性及力学特性。
研究高强韧性球墨铸铁曲轴的具体过程要经过多步实验，首先在铸件原料选择上要采用新型高强球墨铸铁材料，并采用复合热处理工艺使铸件具备良好的硬度和强度，同时减轻铸件的重量。
然后再采用复合设计方法进行构件设计，经过数值模拟分析铸件的力学特性，并进行模具设计，终极进行试样实验。
高强韧性球墨铸铁曲轴的应用可主要分为两类，一类是在汽车发动机中应用，它能够大大提高汽车发动机的性能和经济性；另一类是在其他机械领域的应用，比如机床、工程机械、渔业机械等等。
综上所述，高强韧性球墨铸铁曲轴的研究及应用具有重大的现实意义，可以更好的优化汽车发动机，提高机械设备的性能，达到节约能源、提高效率的目的。
因此，对高强韧性球墨铸铁曲轴的研究与应用具有非常重要的理论意义和实用价值。
本篇文章就高强韧性球墨铸铁曲轴的研究及应用做了详细的阐述，包括曲轴的结构和性能、铸造技术及热处理技术，以及构件设计及力学性能的研究等，并结合实例对曲轴在不同领域的应用作出了介绍。
自古以来，曲轴一直作为汽车发动机和机械领域的重要部件，因而研究和开发高强韧性球墨铸铁曲轴的方式和技术，都具有重大的实践意义和理论价值，以期提高曲轴的性能和可靠性，更好地服务于我们的现代社会。
高强韧性球墨铸铁曲轴铸造技术研究及应用
高强韧性球墨铸铁曲轴铸造技术研究及应用曲轴是具有高可靠性的动力机械元件，在工程机械装备中具有非常重要的意义。
随着机械行业科学发展，曲轴也不断受到更新换代，因此高强韧性球墨铸铁曲轴铸造技术研究及应用越来越受到重视。
高强韧性球墨铸铁曲轴是一种新型的热浇铸曲轴，它具有优异的机械性能，包括高强度、耐磨性、耐热性和韧性。
此外，由于其独特的抗疲劳强度，它还能抵抗工作环境中的振动和剧烈变化，使曲轴具有较长的使用寿命。
因此，高强韧性球墨铸铁曲轴的铸造工艺技术近些年获得了较大的发展，它不仅提高了曲轴的力学性能，而且大大减少了铸锻加工的技术难度，这是传统曲轴铸造技术无法比拟的。
首先，高强韧性球墨铸铁曲轴的铸造模具关键是要有出色的铸造精度和表面质量，必须进行精心的选择，以确保铸造质量的可靠性和稳定性。
此外，铸造工艺还需要考虑抗拉强度，抗裂数值和结构强度、抗疲劳强度等问题，因此铸件的合金组成也是非常重要的。
该合金需要低碳、高锰、高铬、高铝、铬硅合金等成分，在熔炼温度和浇铸温度不同时，选择合适的冷却模式也十分重要。
此外，在铸件凝固过程中，金属组织的形成也是决定曲轴机械性能的重要因素，因此必须进行可靠的控制。
在合金的成分、熔炼温度、工艺参数等方面进行优化，以保证得到更好的曲轴性能以及更高的服役寿命。
最后，高强韧性球墨铸铁曲轴铸造技术已被广泛应用于轨道交通设备、船舶机械设备和石油机械等行业，取得了显著的成果，改善了传统曲轴的预期寿命，确保了机械装备的性能和可靠性。
因此，高强韧性球墨铸铁曲轴铸造技术研究和应用十分重要，需要继续深入研究和实践，不断完善铸件的性能，保证其在机械行业中有更高的发展前景。
总之，高强韧性球墨铸铁曲轴铸造技术不仅能提高曲轴的力学性能，而且能够满足机械装备的高要求，改善了曲轴的服役寿命。
由于该技术的广泛应用，它可以发挥重要作用，为机械行业的发展做出贡献。
球铁曲轴圆角滚压强化工艺
度 ２ ％ ～ ０ ， 因 喷丸 时须 保 护 轴 颈 表 面 ， ０ ４％ 但 故
较 少采 用 。
缸、 提高 转速 ， 由汽油 机发 展 为柴油 机 等 。随着 发
动机 功率 的提 高 ， 曲轴 的负 荷 也 会 加 大 。如 何 保 证 曲轴在 高负 荷 下 的使 用 性 能 ， 我 们 急 需 解决 是 的 问题 。提高 曲轴 强 度 的方 式 通 常有 两 种 ： 变 改 结构 尺寸 或者 改变 材质 。结构 尺寸 变化 会 引起 整 机结 构 发 生 变 化 ， 变 材 质 ， 由 Ｑ ８ ０２改 为 改 如 Ｔ０－
１ １ 曲轴 疲劳 断裂 的原 因 ． 曲轴 在发 动机 中工 作 时承 受很 大 的弯 曲应 力 和扭转 应 力 。 曲拐 顶 部 受 压力 尸时 ， 曲拐两 内侧
（ ） 化 。 曲轴 氮 化 包 括 气 体 软 氮 化 、 子 １氮 离
氮化 和 盐 浴 氮 化 等 。 氮 化 能 提 高 曲 轴 疲 劳 强 度
２ ％ ～ ０ ， 用 于各类 曲轴 。 ０ ６％ 适
收 稿 日期 ：０ Ｏ ０ — １ ２ １— ６ １
《 中国重型装备》 Ｃ ＩＡＨ Ａ ＹＥ ＵＰ Ｎ Ｈ Ｎ Ｅ Ｖ Ｑ ＩＭＥ Ｔ
Ｎｏ ４ ． Ｄｅ ｅ ｅ ０ ０ ｃ ｍｂ ｒ２ １
球铁 曲轴 圆角滚压强化 工艺
李海国 袁树 岚 徐 庆杰 张 东 路 俊峰
（． １ 滨州海得 曲轴有限责任公 司， 山东 ２ ６ ０ ２ 中海沥青股份有 限公 司 ， ５ ６６；． 山东 ２ ６ ０ ） ５ ６ １ 摘要 ： 圆角滚压工艺可大 幅度提 高曲轴的疲劳强度和运行 可靠性 ， 过控制 液压 凸起缺 陷 ， 通 补偿滚压 涨量 可以生产 出满足性能要求 的高质量球铁 曲轴 。
高强韧性球墨铸铁曲轴铸造技术研究及应用
高强韧性球墨铸铁曲轴铸造技术研究及应用近年来，随着我国工业的快速发展，其中汽车行业的发展也在不断加速，其中，摩托车的发展也相对较快，摩托车车轴的性能是摩托车整体性能的关键，因此，开发具有较高强度、较强韧性的曲轴，成为摩托车行业发展的关键。
球墨铸铁是摩托车曲轴中使用最多的一种材料，其具有良好的韧性和较高的强度，但是，这种材料的韧性和强度低于汽车曲轴的要求，因此，对球墨铸铁的以下几方面进行改善，包括：铸造工艺、材料成分及添加剂等代表了当前国内外高强韧性球墨铸铁曲轴研究的主要方向。
首先，改进铸造工艺，提高曲轴的强度和韧性。
铸造工艺中，模具结构设计、铸件结晶度、凝固剂等因素对曲轴寿命有很大影响，改进模具结构设计、优化铸件结晶度、提高凝固剂浓度等方法可以显著提高曲轴的强度和韧性。
其次，改变材料成分，提高球墨铸铁曲轴的耐磨性和抗疲劳性。
在摩托车行业中，球墨铸铁曲轴耐磨性和抗疲劳性要求较高，因此球墨铸铁曲轴在材料成分中必须添加一定比例的合金元素，使其具有更好的耐磨性和抗疲劳性。
最后，添加改性剂，增强材料的抗拉强度和抗压强度。
为了提高球墨铸铁曲轴的抗拉强度和抗压强度，必须采用添加剂的方法，添加改性剂，以提高材料的抗拉强度和抗压强度。
除了以上三种技术之外，还可以采用表面处理技术，如喷砂、表面渗漏等，使曲轴表面更加细腻、硬度更高，改善摩托车曲轴的耐磨性和抗疲劳性。
本文研究的主要内容是开发更加先进的高强韧性球墨铸铁曲轴，充分考虑了材料的性能，在满足摩托车曲轴要求的同时，也考虑了负载系数，以达到质量轻量化的效果。
根据此原理，在研究过程中，主要通过模具结构设计、铸件结晶度、凝固剂、合金元素、改性剂、表面处理技术等技术，发展一种符合要求的高强韧性球墨铸铁曲轴。
自从高强韧性球墨铸铁曲轴的研究和开发之后，在摩托车行业的实际应用中，高强韧性球墨铸铁曲轴的表现非常出色，不仅有效提高了摩托车的性能，而且性价比也极高。
综上所述，高强韧性球墨铸铁曲轴的研究和开发是相当重要的，不仅可以保证摩托车的性能，还可以提高摩托车节能减排。
中速大功率柴油机球铁曲轴的研究
中 图分 类 号 ：Ｕ２ ６ ２ ６．
一
般来 说锻 钢具 有较 高 的力 学性 能 ， 国外有 关 技 据
１６ ９ ９年设计 研 制 中速 大 功 率 １ ＶＢ ０ Ｊ型 柴 油 机 时 就 ６ ４Ｚ 大胆采 用 了球 铁 曲轴 。随着 我 国 国民经 济 的快 速 发展 ， 为 了满 足 铁路 运输 任务 日益 繁重 的 需要 ， 国北 车 集 团 中 大连 机 车车辆 有 限 公 司从 １ ８ ９ ４年起 ， 与英 国 里 卡 多 工
钢 曲 轴 。 而 国 内 除 了 一 些 厂 家 制 造 的 汽 车 和 拖 拉 机 等
１ ＶＢ ｏ Ｊ ６ ４ Ｚ Ｂ型 柴 油 机 ， 行 技 术 合 作 开 发 ２ ９ ０ ｋ 进 ４ Ｗ
（ ０ ４０ ０马 力 ） ６ ４ Ｚ Ｄ 型 柴 油 机 之 后 ， １ ８ １ Ｖ２ Ｏ Ｊ 于 ９ ９年 又
工 艺 的 优 越 性 ， 作 复 杂 的 曲 柄 和 内 部 油 腔 等 ， 获 得 制 能
２ ０ｍｍ ； ４
２ ５ ｆｍ ； ７ ｉ ｌ
（ ） 排 量 ５总
（ ） 缩 比 ６压 （ ） Ｃ标 定 功 率 ７ ＵＩ
１ ９ ０ ｍ ； ９ ． ５ｄ
１． ２ ４：１ ； ３ ６ ０ｋ ； ８ Ｗ
程 师 咨 询 公 司 继 评 价 ２ ３ ｋ （ ３ ０ 马 力 ） ４ ０ ｗ ３ ０
术 文献记 载 和我们 所 获悉 的一 些技 术 资 料 得知 ， 国外 除 了俄 罗斯 制造 的 皿４ ９系列 大功 率 机 车 柴 油机 等 少 数 几 个 厂家 采用 铸铁 曲轴 外 ， 大 多数 制 造厂 家 所 生产 的高 绝 强 化 中高速 大功 率 ４冲程 柴 油 机 都 无 一 例 外地 采 用 锻
圆角滚压实验结果及数据分析
圆角滚压实验结果及数据分析
一、圆角滚压强化效果及变形问题
球墨铸铁和锻钢两种材质的曲轴在经过圆角滚压强化后，它们的疲劳强度都有很大的提高，球墨铸铁曲轴在滚压强化后，圆角疲劳强度提高了百分之四十四左右，四十五号锻钢曲轴在滚压强化后，圆角疲劳强度提高了百分之二十左右，由此可见，经过圆角滚压后，球墨铸铁曲轴的强化效果提高更为明显。
曲轴在经过圆角滚压强化后，会产生一定的变形，经过滚压后的曲轴在检测后发现曲轴的长度尺寸发生了微小的变化，会对曲轴的工作产生一定的影响，下图是滚压前后曲轴发生形变的示意图从中可以看出经过圆角滚压处理后的曲轴的形变情况：
图4.3.4.-1未滚压时曲轴示意图
图4.3.4-2滚压后曲轴的弯曲变形示意图
由于在曲轴进行圆角滚压的过程中，圆角会受到相当大的轴向力的作用，因此进行滚压处理后的曲轴会产生轴向伸长现象，山东省滨州海得曲轴有限责任公司的李海国工程师，通过对该公司某型号的四缸曲轴随机抽取20条做了工艺试验，编号为1-20，对滚压前后的主轴分档和档宽尺寸变化情况进行对比，具体对比情况如下：
表4.3.4.1-3滚压前曲轴的主轴分档和档宽尺寸单位：毫米
表4.3.4.1-4滚压后曲轴的主轴分档和档宽尺寸单位：毫米
四分档尺寸增长的幅度最大，增长量为0.08-0.12毫米，三分档增长量为0.06-0.10毫米，二分档增长量为0.04－0.06毫米，一分档增长量为0.02－0.04毫米。
这是因为四分档的尺寸测量累计了所有主轴颈（包括连杆轴颈）滚压后的涨量，而从档宽的尺寸增长来看（0.02），也验证了这一点。
对曲轴的轴向伸长问题，我们需要在编制工艺文件时予以考虑，并将相关工序作为参数补偿反映到工序卡片中。
曲轴变力圆角滚压强化及变形的规律研究的开题报告
曲轴变力圆角滚压强化及变形的规律研究的开题报告一、研究背景曲轴是汽车发动机的重要部件之一，其承受着高频、大幅度和复杂的载荷，尤其是在高转速和高扭矩时更容易出现断裂、疲劳和变形等问题。
为了提高曲轴的耐久性和寿命，曲轴的加工工艺和材料技术得到不断的研究和改进。
其中，强化技术是一个有效的手段，可以通过增强材料的内部结构和表面硬度来提高曲轴的抗疲劳性能和扭转刚度，从而减少变形和裂纹的发生。
目前，曲轴强化技术主要有化学沉积、气氛渗碳、等离子喷涂、激光表面处理、磁场强化和滚压等方法。
滚压技术是一种具有广泛应用前景的曲轴强化方法，它可以在曲轴表面形成一层厚度较小但具有高强度和高韧性的改性层，能够有效地提高曲轴的表面硬度和强度，减少表面裂纹和疲劳损伤。
在滚压强化过程中，圆角处是一个特殊的表面形状，其直接受到滚压变形的影响，容易产生塑性变形和残余应力等不利因素。
因此，如何探究曲轴变力圆角滚压强化的变形规律及其对曲轴性能的影响，对于提高曲轴加工质量和性能有着重要意义。
二、研究目的和意义本研究旨在通过实验和数值模拟方法，探究曲轴变力圆角滚压强化的变形规律和影响因素，包括圆角半径、滚压力和滚压速度等方面。
具体目标如下：1.建立曲轴变力圆角滚压强化的数值模拟模型，分析曲轴滚压过程中圆角处的应力和变形规律。
2.设计曲轴滚压实验，测量曲轴在不同滚压条件下的表面形貌、硬度和残余应力等性能指标。
3.通过实验和模拟相结合的方法，分析不同滚压参数对曲轴滚压强化的影响，并探究圆角半径、滚压力和滚压速度等因素的优化策略。
4.对实验和模拟结果进行对比和分析，总结曲轴变力圆角滚压强化的变形规律和影响因素，并为曲轴加工工艺和强化技术的进一步研究提供理论支持和实验基础。
三、研究内容和方法本研究包括以下几个方面的内容：1.曲轴变力圆角滚压强化的理论分析，包括曲轴滚压过程中的应力分布、变形规律、塑性变形和残余应力等基本理论问题。
2.曲轴滚压强化的数值模拟分析，采用有限元软件建立曲轴模型，模拟曲轴滚压过程中的应力变化、变形分布和残余应力等性能。
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［ 关键词 ］ 曲轴
球 墨铸 铁
圆角滚压
以铁 代 钢
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｅ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｎｉ ｎ ｇ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｎ ｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｒ ｉ ｒ ｏ ｎ ｃ ｒ ａ ｎｋ ｓ ｈａ ｆ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ， Ｃｏ ｍｐａ ｒ ｉ ｎｇ ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｄｅ ｅ ｐ ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ，Ｄｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｓ ｏ ｍｅ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ａ ｆ － ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎｇ ｔ ｈ ｅ ｑ ｕａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ．Ｔｈ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ：Ｎｉ ｔ ｒ ｉ ｄ ｉ ｎ ｇ ｃ ａ ｎ ｍａ ｋ ｅ ｔ ｈ ｅ ｆ ａ ｔ ｉ ｇ ｕ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎｇ ｔ ｈ ｏ ｆ ｎ ｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｒ
件恶劣 ，承受 爆 发压 力 、往 复惯 性 力 和旋 转惯 性 力
以及他们产 生 的力 矩 ，其 失效 形式 一 般是 轴 颈磨 损 和疲劳断 裂。疲 劳断 裂往 往 是破 坏性 的 ，涉及 安 全
例如 曲轴 氮化加 圆角滚压 工艺等 。
１ 曲轴 圆 角滚 压 强 化 机 理
１ ． １ 曲轴疲 劳断 裂 的原 因
ｐ
方面 ，必须 高度 重视 。提 高 曲轴 疲 劳 强度 常见 的强
化工艺大致 有 以下五种 ：１ ．氮化 ：曲轴 氮化 包括 气
体软氮化 、离子 氮化 和盐 浴 氮化 等 。氮化 能提 高 曲
轴疲劳强度 的 ２ ０ ％一 ６ ０ ％ ，适用 于 各类 曲轴 。２ ．喷
丸 ：曲轴 经 喷 丸 处 理 后 能 提 高 疲 劳 强 度 的 ２ ０ ％ 一
徐 永鑫
谢新 华
章 国华
（ 浙 江太 阳股 份 有 限公 司）
（ 摘要 ］ 介 绍 了球 墨铸 铁 曲轴 圆 角滚压 的强 化机 理 ，比较 浅 滚压 和 深 滚 压 的优 缺 点 ，探 讨
了影 响滚压 质量 的一 些 因素。 实验 研 究表 明 ：氮化 能提 高球 铁 曲轴 疲 劳 强度 的 ２ ０ ％ 一６ ０ ％ ；轴 颈淬 火能使球 铁 曲 轴 的 疲 劳 强 度 提 高 ２ ０ ％ ； 圆 角 滚 压 能 使 球 铁 曲 轴 的疲 劳 强 度 提 高 ８ ０ ％ 一
ｃ ｒ ａ ｎ ｋ ｓ ｈ ｆｔ ａ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ２ ０％ ；Ｒｏ ｌ ｌ ｉ ｎｇ ｃ ａ ｎ ｍａ ｋ ｅ ｔ ｈ ｅ ｆ ａ ｔ ｉ ｇ ｕｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｏ ｆ ｎ ｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｒ ｉ ｒ ｏ ｎ ｃ ｒ ａ ｎ ｋ ｓ ｈ ｆｔ ａ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ８ ０％ 一１ ８ ０％ ．ｉ ｔ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｋ ｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｔ ｏ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ“ ｒ ｅ ｐ ｌ ａ ｃ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｒ ｏ ｎ” ｆ ｏ ｒ ｃ ｒ ａ ｎｋ ｓ ｈａ ｆｔ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ：Ｃｒ ａ ｎ ｋ ｓ ｈ ａ ｆ ｔ Ｎｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｒ ｉ ｒ ｏ ｎ Ｒｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｒｅ ｐ ｌ ａ ｃ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｒ ｏ ｎ
ｉ ｒ ｏ ｎ ｃ ｒ ａ ｎ ｋ ｓ ｈ ａ ｆ ｔ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ２ ０ ％ 一６ ０ ％ ；Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｃ ａ ｎ ｍａ ｋ ｅ ｔ ｈ ｅ￣ｔ ｉ ｇ ｕ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｔｈ ｇ ｏ ｆ ｎ ｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｒ ｉ ｒ ｏ ｎ
０ 前 言
曲轴是发动 机 中 的主要 零件 之一 ，是 发动 机 五 大件 中最难 保证 加 工质 量 的零件 。 曲轴服 役工 况 条
球铁 曲轴 经圆角滚压后 寿命 可提高 ８ ０ ％ 一１ ８ ０ ％ ，钢
轴经 圆角滚 压后 寿 命 可提 高 ７ ０ ％ 一１ ５ ０ ％ 。５ ．复 合 强化 ：就是应 用多种强化 工艺对 曲轴进行 强化 处理 ，
２ ２
内 燃 机 与 配 件
２ ０ １ ５年第 ４期
球 铁 曲轴 滚 压 工艺 的研 究
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｒｏ ｌ ｌ ｉ ｎｇ Ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ Ｎｏ ｄｕ ｌ ａ ｒ Ｉ ｒ ｏ ｎ Ｃｒ ａ ｎ ｋｓ ｈａ ｆ ｔ
王筱翠
４ ０ ％ ，但 因 喷 丸时 须 保 护 轴 颈 表 面 ，故 采 用 较 少 。 ３ ． 轴 颈感 应淬 火 ：该 强化 方 式应 用 于球 铁 曲轴 时 ，
幽 １
能提高疲劳强度的 ２ ０ ％，而应用于钢轴时，则能提 高１ ０ ０ ％以上 ，故在 钢 轴 中应 用 比较 普 遍 。４ ．圆角 滚压 ：由于 国内只有 少数 厂 家实 现 了 曲轴 圆角 滚压 强化 工艺 ，且大 多数 采用 的 相关 工艺 设 备是 国外 引 进 的 ，德 国 的 Ｈ ｅ ｇ ｅ ｎ ｓ ｃ ｈ ｅ ｉ ｄ ｔ 是 目前 公 认 的最好 的 曲 轴 圆角深 滚压和滚压 校直机床 。根据相 关资料 统计 ：