销轴渗硼技术在发动机正时链条中的应用

销轴渗硼技术在发动机正时链条中的应用
摘要:本文介绍了35CrMo销轴的渗硼工艺,并对采用渗硼处理和常规热处理的35CrMo销轴发动机正时链条进行100小时台架磨损对比试验,试验结果表明,采用渗硼销轴的链条,其磨损性能有了显著的提高。

关键词:渗硼销轴磨损性能正时链条
随着近几年汽车行业的飞速发展,链传动因其具有结构紧凑、传递功率高、可靠性与耐磨性高、终身免维护等显著优点,越来越广泛地应用于汽车发动机领域。

目前国内外各大汽车厂家新研发的发动机,绝大多数都采用了正时链条传动系统。

然而,正时链条不仅工作在高转速工况下(通常汽车链主动链轮的工作转速n1=4500～8000r/min,有的甚至已超过10000r/min),而且还承受怠速、加速及减速等交变冲击载荷,因此工作环境十分严酷。

相应地,用户对链条的性能要求也更高。

正时链条的磨损性能要求远高于普通工业链条,后者的允许磨损伸长率通常为ε=3%,而知名汽车厂家的正时链条允许的磨损伸长率为ε=1%,以确保正时系统的可靠性。

而一般发动机正时链条的主要失效就产生于由磨损带来的链条伸长,因此磨损性能是评价正时链条质量水平的一个重要参数。

经多次拆解实际使用后及台架试验后的链条,我们发现正时链条的拉长主要来源于销轴表面的磨损,因此改善销轴热处理工艺,提高销轴耐磨性,对于提高正时链条的耐磨性能具有明显
而重要的意义。

1 渗硼工艺与常规热处理工艺介绍
我司原有销轴材料为35CrMo,为降低研发成本及风险,决定在不更换原材料的前提下采用渗硼处理,后续对采用渗硼销轴的链条与采用常规热处理销轴的链条做性能对比试验,以此检验渗硼销轴的耐磨性能。

我司35CrMo材料常规热处理为渗碳淬火及回火,渗层厚度0.15mm～0.25mm,销轴表面硬度90～91.5HR15N,心部硬度520～550HV0.2;渗硼销轴热处理工艺为固体渗硼,温度850℃,保温3h,空冷后淬火及回火,得到渗硼层厚度0.04mm,销轴表面硬度≥1300HV0.2,心部硬度500～530HV0.2。

销轴经镶嵌后放大检测,渗层厚度均匀,与基体结合紧密,牢固。

2 性能对比试验
分别采用两种不同热处理的销轴装配链条,为保证对比公平性,除销轴热处理工艺不同外,其余零件均采用同批次同炉号零件装配,且后续预拉跑合的力完全相同。

耐磨试验平台为SSW-1型高速耐磨试验机,试验功率2.6kW,主从动链轮齿数均为34齿,转速3420rpm。

润滑为油池润滑,机油型号为SAE 15W-40。

样品长度为100节,测量43节,测量点做好标记,定点测量。

长度测量平台为测长仪,加相同测量力。

试验周期为100h,试验进行到4h时记录第一次长度,此后每间隔8h测
量一次长度并记录数据,整理后在EXCEL中制作出磨损曲线图。

从磨损曲线可以看出,采用渗硼处理的销轴装配出的链条在100h 耐磨试验后,其伸长量只有普通链条的60%,耐磨性能有了大幅度的提高。

3 结语
实验结果表明,采用渗硼处理的销轴表面生成出坚硬耐磨的渗层,用此销轴装配的链条,比采用常规渗碳淬火、回火热处理的销轴装配的链条有更高的耐磨性,磨损量只有后者的60%。

其次,高强度的渗硼层也使得销轴具有更好的抗冲击性能,在受到强烈冲击时的安全性更高。

参考文献
[2] 金昌,兰宏,陆有,等.发动机用正时链条销轴渗硼的研究[J].金属热处理,2002,27(7).
[3] 吕翔,吴联颖,王怀宇,等.汽车发动机正时链系统设计方法[J].哈尔滨工业大学学报,2009,5.。