曲轴圆角淬火技术

曲轴淬火工艺注意事项1. 引言曲轴是发动机中非常重要的零部件之一，其功能是将发动机缸体中的往复运动转变为旋转运动，并通过连杆将动力传递到发动机的其他部件。

为了确保曲轴的强度和耐磨性，淬火处理是必不可少的工艺之一。

本文将详细介绍曲轴淬火工艺的注意事项。

2. 材料选择曲轴通常由高碳钢或合金钢制成，这些材料具有良好的强度和耐磨性。

在选择材料时，需要考虑曲轴的工作条件、负载、转速等因素，确保材料具有足够的强度和韧性。

3. 参数设计在曲轴淬火工艺中，参数设计是非常重要的。

主要参数包括淬火温度、冷却介质、冷却速度等。

这些参数的选择应根据具体的材料和淬火要求来确定。

•淬火温度：淬火温度应控制在材料的临界温度以上，以确保材料可以达到充分的奥氏体化。

一般来说，高碳钢的淬火温度为800℃900℃，合金钢的淬火温度为950℃。

850℃•冷却介质：冷却介质的选择要考虑材料的组织转变和淬火效果。

常用的冷却介质包括水、水溶液、油和气体。

其中，水的冷却速度最快，油的冷却速度较慢，气体的冷却速度最慢。

•冷却速度：冷却速度的选择要根据材料的淬火要求来确定。

一般来说，冷却速度越快，材料的硬度和脆性就越高，但也容易产生内应力和裂纹。

4. 预热处理在进行淬火之前，曲轴需要进行预热处理，以减少冷热应力和提高淬火效果。

预热温度一般为400℃~600℃，时间根据材料和曲轴尺寸而定。

预热处理的注意事项包括： - 温度均匀性：为了保证曲轴各个部位的温度均匀，可以采用加热炉进行预热，或者采取循环加热的方法。

- 预热时间：预热时间应根据曲轴的尺寸和材料来确定，一般为1小时左右。

如果预热时间太短，可能导致温度不均匀，从而影响淬火效果。

- 冷却速度：曲轴预热后，应迅速将其放入冷却介质中进行淬火，以避免温度过高导致奥氏体重新生成。

5. 淬火过程淬火过程是曲轴淬火工艺的关键环节，需要注意以下几点：•淬火过程的控制：淬火过程应根据曲轴的尺寸和材料来控制，以确保其达到预期的淬火效果。

全自动曲轴淬火机床HKCR系列全自动曲轴淬火机床（使用单位：玉柴、长城等）曲轴的热处理关键技术是表面强化处理。

球墨铸铁曲轴一般均采用正火处理，为表面处理做好组织准备，表面强化处理一般采用感应淬火或氮化工艺。

锻钢曲轴则采用轴颈与圆角淬火工艺。

引进的设备有AEG全自动曲轴淬火机床、EMA 淬火机床等。

据国外资料介绍，球墨铸铁曲轴采用圆角滚压工艺与离子氮化结合使用进行复合强化，可使整条曲轴的抗疲劳强度提高130%以上。

国内部分厂家近几年也进行了这方面的实践，取得了良好的效果。

曲轴圆角滚压加工方面，德国赫根塞特（HEGENSCHEIDT-MFD AUTOMATIC）生产的机床应用了变压力滚压和矫正专利技术，是比较好的圆角滚压设备，但价格昂贵。

目前国内在这方面的研究也有了一定的成果，东风汽车有限公司工艺研究所的“曲轴圆角滚压强化与滚压校直技术研究开发及应用”解决了国内企业化巨资引进国外技术的问题，该课题获得了原国家机械工业局科技进步二等奖。

曲轴制造技术的发展趋势1、铸造技术（1）熔炼，对于高牌号铸铁的熔化，将采用大容量中频炉进行熔炼或变频中频炉熔炼，并采用直读光谱仪检测铁水成分。

球墨铸铁处理采用转包，研制新品种球化剂，采用随流孕育、型内孕育及复合孕育等先进孕育方法。

熔化过程的各参数实现微机控制和屏幕显示。

（2）造型，消失模铸造将得到发展和推广。

在砂型铸造中，无箱射压造型和挤压造型将受到重视并继续在新建厂或改建厂中推广应用。

原有的高压造型线将继续使用，其中部分关键元件将得到改进，实现自动组芯和下芯。

2、锻造技术以热模锻压力机、电液锤为主机的自动线是锻造曲轴生产的发展方向，这些生产线将普遍采用精密剪切下料、辊锻（楔横轧）制坯、中频感应加热、精整液压机精压等先进工艺，同时配有机械手、输送带、带回转台的换模装置等辅机，形成柔性制造系统（FMS）。

通过FMS可自动更换工件和模具以及自动进行参数调节，在工作过程中不断测量。

曲轴淬火工艺注意事项1. 概述曲轴是发动机的关键部件之一，承受着很高的转速和大的负载，因此需要进行淬火处理以提高其硬度和耐磨性。

曲轴淬火工艺是指在特定的工艺条件下对曲轴进行加热和冷却处理，使其表面形成一层硬度较高、耐磨性较好的淬火层，从而提高曲轴的使用寿命和可靠性。

2. 工艺要求曲轴淬火工艺需要满足以下几个要求：2.1 温度控制在进行曲轴淬火加热时，需要精确控制加热温度，以确保曲轴表面达到适宜的淬火温度范围。

过高或过低的温度都会影响淬火效果。

一般情况下，淬火温度应在850℃至950℃之间。

2.2 冷却介质选择冷却介质的选择对于曲轴淬火工艺至关重要。

常用的冷却介质包括水、油和盐浴等。

不同的冷却介质对淬火效果有着明显的影响。

一般情况下，水冷却速度最快，但也容易产生较大的残余应力；油冷却速度适中，能够获得较好的淬火效果；盐浴冷却速度较慢，但能够有效控制残余应力。

2.3 冷却速度控制曲轴淬火过程中，需要控制冷却速度以获得理想的淬火效果。

过快或过慢的冷却速度都会导致淬火层的质量下降。

一般情况下，曲轴表面的冷却速度应在10℃/s至40℃/s之间。

2.4 预热和保温在进行曲轴淬火前，需要对其进行预热和保温处理。

预热可以提高曲轴整体温度，减少温度梯度，有利于均匀加热和避免因温差过大而引起的裂纹和变形。

保温可以使曲轴内部和外部温度趋于一致，增强整体性能。

3. 注意事项在进行曲轴淬火工艺时，需要注意以下几个方面：3.1 淬火层的均匀性淬火层的均匀性对于提高曲轴的硬度和耐磨性非常重要。

在工艺设计和操作过程中，需要注意控制加热温度、冷却速度和时间等因素，以确保淬火层的均匀性。

3.2 防止裂纹和变形曲轴在淬火过程中容易产生裂纹和变形。

为了防止这种情况的发生，可以采取以下措施：合理选择加热温度和冷却速度；采用适当的预热和保温工艺；合理设计夹具和冷却介质等。

3.3 控制残余应力曲轴淬火后会产生一定的残余应力，如果残余应力过大会导致曲轴变形、裂纹等问题。

曲轴加工过程中淬火
曲轴是内燃机等机械设备中的重要零部件，淬火是曲轴加工过程中的关键步骤之一。

淬火的目的是提高曲轴的硬度，增强其耐磨性和抗疲劳性能。

以下是曲轴淬火的一般加工过程：
1. 材料准备：
-选择高强度、高韧性的合金钢作为曲轴的原材料。

-对原材料进行粗加工，确保曲轴的初步形状和尺寸。

2. 粗车加工：
-将原材料进行粗车加工，使其形成近似曲轴的外形。

-这一步通常包括车削、铣削等操作。

3. 精车加工：
-对已经粗加工的曲轴进行精细车削，以获得更加精确的尺寸和形状。

-使用先进的数控机床和工艺来确保曲轴的几何形状符合设计要求。

4. 热处理：
-曲轴在精车之后经过热处理，包括加热和冷却的过程。

-加热到适当的温度，然后迅速冷却，以改善材料的组织结构，增加硬度。

5. 淬火：
-曲轴经过热处理后，进入淬火阶段。

-淬火是通过迅速将加热后的曲轴冷却到室温，以实现快速冷却和硬化的过程。

-通常使用水、油或气体作为淬火介质，具体选择取决于曲轴的设计和要求。

6. 回火：
-淬火后，曲轴可能变得过于脆弱，为了增加一定的韧性，需要进行回火。

-曲轴在一定温度下进行回火处理，以调节硬度和提高其强度和韧性。

7. 最终加工：
-经过淬火和回火后，曲轴进行最终的精加工，确保其精度和表面质量。

-这包括打磨、抛光等工艺，以满足设计和使用的要求。

曲轴淬火是确保曲轴性能的关键步骤之一，通过这一过程，曲轴能够具备良好的硬度和耐磨性，以应对高速旋转和大功率传递的工作环境。

曲轴淬火强化实验分析在实验的过程中，我们对4D型曲轴的轴颈进行中频表面淬火强化处理，曲轴的材料选用为精选42CrMo钢，在锻造时要对锻造毛坯进行调质处理，经过处理后的材质会获得较好的索氏体组织，原始的索氏体组织分为索氏体和珠光体两种材料，通过中频表面淬火强化处理后，索氏体组织表面的强度会有明显的提升，这是由于在处理过程中的急冷急热所产生的残余应力的变化而引起的，例如：把经过中频淬火表面强化处理的方钢切断，切断后的方钢与切断前的方钢硬度相比，硬度会下降HRC2（洛式硬度），这个实验结果可以验证，经过中频淬火表面强化处理后产生的表面淬火层会具有相当的硬度，从而达到曲轴表面强化的要求。

曲轴的轴颈表面在经过中频淬火处理后会得到较高的硬度，提高了抗磨损能力，在一定程度上提高的曲轴的疲劳强度，但是曲轴的圆角部位未得到强化，因此曲轴还需要做进一步的处理。

曲轴的制作材料在拉应力的反复作用下会出现疲劳裂纹，预压应力的存在会抵消总会拉应力，减缓裂纹的发展，基于这一理论，朝柴公司自行研究出圆角喷丸强化处理方法，使圆角表面强度增加，在一定程度上增加了曲轴的使用寿命。

4D型曲轴圆角喷丸强化处理就是将4D型曲轴放入一个完全封闭的容器中，用电机带动高速旋转，喷嘴呈四十五度角对准圆角中心，采用为0.2-0.8毫米的喷丸为载体，通过压缩带油喷嘴将喷丸（无数个小球形钢丸）连续高速喷射，捶打在4D型曲轴的圆角部件，在圆角的表面捶打出一定程度的压痕和凹陷，使圆角表面产生预压应力层，从而提高圆角的疲劳强度，延长4D型曲轴的工作寿命。

它的具体实施过程如下图所示：图4.2.2-1曲轴圆角喷丸强化处理示意图经过喷丸强化处理的4D型曲轴圆角，疲劳强度会得到很大的提高，经测试，安全系数可达到1.7以上，为朝柴公司柴油机的发展做出了巨大贡献，一直延续使用至今。

我通过对朝柴4D型曲轴喷丸强化处理过程的研究，在导师的指导下，提出了一些改进意见，理论上，喷丸的喷射速度越高，在圆角处形成的预应压力层的强度就会越高，因此我依据专业知识，建议朝柴公司改进喷丸处理设备，提高喷丸喷射的速度，不过由于试验条件所限，此项改进的试验还无法进行，待时机成熟时再逐步进行试验，以满足生产需要。

车用曲轴圆角强化工艺改进研究摘要某车用三缸曲轴原来采用整体盐浴氮化工艺，经氮化处理的曲轴具有优异的耐磨性、耐疲劳性。

但近期为了执行国家环保要求，要我公司用圆角淬火成品曲軸全面替代氮化成品曲轴。

由于该曲轴的结构很单薄，英国原设计采用盐浴氮化对曲轴进行整体强化，现在要求切换成圆角淬火曲轴，疲劳试验安全系数≥1.3，有许多关键指标需要控制。

关键词曲轴；圆角；工艺改进1 原材料的选用选定一种合适的原材料，要满足疲劳试验安全系数要求，同时具有优良的性价比。

根据以往圆角淬火曲轴使用材料，选定42CrMoA材料。

2 锻造过程确定合适的料段加热后出炉温度，保证锻打过程材料在型腔内填充饱满。

3 毛坯热处理过程本次疲劳试验结果：按1700N.m加载，2件通过，2件未通过，通过率50%。

解剖1件未通过的试样，其抗拉强度931MPa；屈服强度772MPa，断后伸长率16.5%，断面收缩率65，性能指标均合格。

但疲劳试验未能稳定通过1700N.m。

经分析，原因是抗拉强度与屈服强度较低，故判断在下次试验时抗拉强度应控制在940MPa以上，屈服强度应控制在780MPa以上（采用本钢模铸42CrMoA 材料）。

疲劳试验总结：以上共做完23块疲劳试样。

按1700N.m加载4个，全部通过，通过率100%按1750N.m加载9个，7过2断，通过率78%按1800N.m加载6个，5过1断，通过率83%按1850N.m加载2个，1过1断，通过率50%按1900N.m加载1个，全部通过，通过率100%按1950N.m加载1个，全部断裂，通过率0%可以看出：该曲轴按1700—1800N.m加载，其通过率是较为稳定的（该曲轴疲劳极限1715N.m）。

加载到1850N.m及以上，通过率就较低了。

舍弃无效及异常数据，可得50%存活率的疲劳极限为M-1（50%）=[（1800+1850）/2+（1800+1850）/2+（1800+1850）/2+（1800+1850）/2+（1800+1850）/2+ （1750+1800）/2]/6=1816.7N·m子样标准差Sn-1==20.4变异系数μ=Sn-1/M-1（50%）=20.4/1800=0.0112存活率为50%时的安全系数为n= M-1（50%）/ M-1=1816.7/1319=1.38存活率99.9%时的曲轴疲劳极限M-1（99.9%）=M-1（50%）-α×K×Sn-1 1816.7-3.09×1.051×20.4=1750.4N·m由标准中附表可知，置信度95%、相对误差限度5%时为了估计99.9%存活率所需的最少子样为6时，变异系数最大值为0.0476，而该次试验μ=0.0112 <0.0476，故精度满足要求。

MC系列策划零部件加工难点会诊——解决您工作中的技术难点第二篇 曲轴颈圆角淬硬的难点曲轴是汽车发动机中的重要零件，越来越多的发动机生产厂家采用感应淬火技术对曲轴进行强化来提高其疲劳强度，增加曲轴的使用寿命。

曲轴感应淬火时经常会出现零件变形量大，连杆颈圆角淬火层深不均匀，达不到技术要求等问题。

病 历挂号科目：发动机曲轴就诊难点：曲轴感应淬火时经常会出现零件变形量大，连杆颈圆角淬火层深不均匀，达不到技术要求等问题。

推荐医生：十堰天舒机电科技有限公司闵育政、洛阳升华感应加热有限公司沈庆通难点描述某发动机生产企业新上大马力柴油发动机，该发动机是引进国外先进机型，其曲轴须进行圆角感应淬火，材料为优质合金钢，采用全纤维挤压成型，长度1020m m，曲轴淬火后的变形量小于0.5mm，硬化层深要求均匀一致，同一截面硬化层深差值小于0.2mm。

这种曲轴对感应淬火要求严格，能否达到技术要求直接关系到新发动机是否能按期投放市场。

解决方案根据曲轴技术要求，采用十堰天舒机电科技有限公司生产的T Q K-1型全自动曲轴淬火机床进行淬火工艺，此机床可对各种车用内燃机曲轴进行各轴颈的圆角+轴径淬火、轴径淬火自回火。

能够保证曲轴的淬火质量与生产效率，这些技术包括功率脉冲分配技术确保任何轴颈的圆周方向硬化层均匀；尾座自由浮动技术确保曲轴加热自由伸长与冷却自由缩短，减小曲轴淬火变形；悬挂平衡技术确保感应圈能够良好跟踪且对曲轴的压力最小，减小曲轴淬火变形；机床工作状态与工艺参数监控，采用三菱C64数控系统加大屏幕液晶触摸屏对机床的工作状态、加热与淬火冷却的工艺参数（包括电压、电流、频率、时间、压力、流量、温度等）进行监控与显示。

工艺方案如附表所示。

中频电源采用晶体管电源，电源的内部结构与控制保护技术采用最新电子技术，电源效率高、故障率低，启动成功率高，具有全套保护功能与故障诊断报警功能；电源配置八种功率通道自动切换，连杆轴径淬火时具有功率脉冲分配功能确保轴颈的圆周方向硬化层均匀。

曲轴机械手自动淬火-概述说明以及解释1.引言1.1 概述曲轴机械手是一种自动化设备，广泛应用于汽车制造、机械制造等行业。

其主要功能是将曲轴从一工位转移到另一工位，以完成不同的加工工序。

在曲轴生产过程中，淬火是一个关键环节，能够提高曲轴的硬度和强度，从而提高其使用寿命和工作性能。

自动淬火技术作为现代制造业中的一项重要技术，可以使淬火过程更加稳定、自动化、高效。

传统的淬火操作不仅需要大量人工劳动，而且存在一定的操作难度和品质不稳定的问题。

而曲轴机械手自动淬火技术的出现，为曲轴淬火操作带来了很大的改变和便利。

曲轴机械手自动淬火主要依靠先进的传感器和控制系统，可以实时监测曲轴的温度和位置，并根据设定的工艺参数进行自动化控制。

同时，曲轴机械手还可以根据曲轴的形状和尺寸进行自适应调整，使得淬火的效果更加均匀和稳定。

通过自动化操作，曲轴机械手可以提高淬火的一致性和重复性，从而提高产品的质量和品质稳定性。

曲轴机械手自动淬火技术具有广阔的应用前景。

它不仅可以提高生产效率，减少人力成本，还可以提高产品的质量稳定性和一致性，降低了产品的缺陷率，提高了企业的竞争力。

在现代制造业中，曲轴机械手自动淬火已经成为曲轴生产过程中重要的一环，并得到了广泛的应用。

综上所述，曲轴机械手自动淬火技术是一项具有重要意义和广泛应用前景的技术。

它可以改变传统的曲轴淬火操作方式，提高生产效率和产品质量稳定性。

随着科技的不断进步和自动化技术的不断发展，相信曲轴机械手自动淬火技术将迎来更加美好的未来。

1.2文章结构1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个主要部分，下面将对每个部分的内容进行介绍。

引言部分概述了本篇文章的主题——曲轴机械手自动淬火，并简要介绍了文章的结构。

通过引言，读者可以初步了解文章的主要内容和目的。

正文部分主要包括曲轴机械手的作用、自动淬火技术的重要性以及曲轴机械手自动淬火的原理。

首先，我们将详细介绍曲轴机械手在工业生产中的作用，包括提高生产效率、改善产品品质等方面的优势。

曲轴感应淬火的应用球墨铸铁曲轴的感应淬火加圆角滚压，被越来越多的曲轴生产厂家所采纳，该复合强化工艺的合理使用会提升曲轴的疲惫强度，且极大地改善表面粗糙度和耐磨性，可操作性强。

下面是某型号的QT800-3四缸曲轴进行中频感应淬火处理的实例，其效果优于其他的表面热处理。

(1)加工流程铁模铸造→正火处理→高温去回火→粗加工→一次探伤→感应淬火→中温回火→二次探伤(检测淬火裂痕)→精加工。

(2)感应淬火的工艺规范依据曲轴感应淬火的技术要求，如图所示，制定感应淬火的工艺参数。

(3)设备和工装设备是曲轴专用的半自动淬火设备，可控硅中频电源，马鞍形感应器，浓度5%～8%PAG淬火液。

(4)处理后的检验结果曲轴淬火处理后各轴颈的淬硬层为3.0～4.0mm，淬火+回火后表面硬度45～52HRC，淬硬区域与侧面的间距在5～6.5mm，淬硬区金相组织马氏体6～7级，无淬火裂痕;淬火+回火后径向圆跳动量≤0.5mm(测量中间主轴颈)，满足技术要求。

总结一下：曲轴是感应热处理技术理想的应用对象之一，曲轴经感应淬火后使用性能大大提升，有利于提升发动机性能，且大大降低生产成本。

感应淬火技术越来越多应用于曲轴高端产品的生产。

同时影响淬火质量的关键因素很多，如设备、工装、材料、工艺参数等，设备工装的及时维护、工艺方案的优化、过程的监督等，能有效的控制淬火质量随着大功率发动机必须求的不断增加，曲轴感应淬火技术将得到更大范围的应用，曲轴生产厂家由此也会获得优良的收益。

2曲轴感应淬火的热处理规范感应淬火的热处理规范放入步骤如下：(1)感应淬火工艺的制订要取得理想的效果，与加热功率、工件的材料、控制间隙、加热时间、冷却时间、工件余热、淬火冷却介质的浓度及压力等都有关系。

对不同的材料应采纳不同的参数，如合金钢的韧性好，合适大功率加热和快速冷却，而球墨铸铁是脆性材料，不合适大功率、长时间加热以及骤冷，加热时间和冷却时间应依据现场设备的实际状况、工件淬硬层的要求而定。

动力总成曲轴感应淬火表面强化工艺应用成功案例出于提升曲轴表面强化工艺水平的目标，从工艺实施对这项新技术在批量生产中的可行性进行了较全面的介绍。

在确保新工艺正常运行和产品品质稳定的前提下，进行了硬化层的性状检测，通过了全面的、严格的工艺验证。

一、小型铸铁曲轴的表面强化工艺用于1.6L及以下的小排量发动机的曲轴一般称为小型曲轴。

众所周知，轴颈圆角是加工中难度最大，也是发动机运行时易成为裂纹起源的重要区域，出于提高曲轴疲劳强度的目的，就必须对圆角进行强化处理（见图1蓝色部位）。

图1 曲轴的表面强化区域发动机曲轴的常用强化工艺一般有三种：（1）轴颈面淬火+圆角滚压工艺（见图2a）。

（2）轴颈面滚压强化+圆角滚压强化工艺。

（3）圆角淬火强化工艺（见图2b）。

目前最常用的是第一和第三种，而本文主要探讨介绍的就是第三种——圆角淬火强化工艺。

图2事实上，对中大功率发动机曲轴轴颈表面及圆角实施一次性感应淬火强化处理已有成功经验，可是，对于以铸铁材质为主的批量更大、前景更广的小排量发动机曲轴却仍然还是空白。

因为实施这项工艺时，表面强化区域是一个既包含轴颈面又包含左右两侧圆角的弧形区域，与中大功率发动机相比，此时曲轴被强化的圆角更小，很多情况下甚至仅为1.0～1.2mm，从而大大增加了对其进行淬火加热的难度。

故在执行淬火工艺时，若没有更为精巧的圆角淬火感应器（淬火头），以及更严谨的控制技术，就很难有效地对凹处（R角）进行可靠的强化处理。

包括美国通用在内的众多汽车厂，迄今对小型铸铁曲轴进行强化处理时，依然采用“轴颈面感应淬火+圆角滚压”作为主流工艺。

而近年来，为简化生产流程，提高产品质量，降低制造成本，将这一工艺替代机械滚压强化已成功地在德国、日本等主流汽车企业获得应用。

二、小排量发动机曲轴圆角感应淬火强化工艺的实践1.半开放式感应淬火线圈的应用和结构优化为了使“轴颈表面和圆角一次性感应淬火”能适应小型铸铁曲轴批量生产的需要，在试生产阶段就需要解决诸如:高性能的专用感应淬火头的结构、确定最佳的热处理工艺参数（包括对淬火头的调整），以及通过对感应淬火头采取的一些节能优化措施，使其在提升曲轴的强化质量的同时，又有较明显的节能效果。

汽车发动机曲轴的热处理工艺汽车发动机曲轴的热处理工艺————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：摘要：本文对一般汽车发动机曲轴的各项性能与技术参数进行了分析，制定出相应材料（35CrMo）曲轴的热处理工艺方案，在工艺试验的基础上对方案进行了验证与改进，保证曲轴的各项性能达到要求。

关键词：曲轴热处理工艺35CrMo 调质高频淬火目录1．引言 (3)2．曲轴的服役条件与失效形式 (3)2.1．服役条件 (3)2.2．失效形式 (4)3．技术要求与材料的选择 (5)3.1 锻钢曲轴热处理的技术要求 (5)3.2 材料的选择 (5)3.2.1选材条件 (5)3.2.2 锻钢曲轴材料的要求 (5)3.2.3 备选材料的化学成分与力学性能的对比与分析 (5)3.2.4 材料的确定 (6)4.加工工序 (6)5.具体热处理工艺的制定与用材分析 (7)5.1 35CrMo热处理的技术要求 (7)5.2 具体工艺与用材分析 (7)5.2.1 原始材料的组织与性能 (7)5.2.2调质工艺与用材分析 (8)5.2.2.1 调制工艺参数的确定 (8)5.2.2.2 组织性能分析 (8)5.2.3 去应力退火 (10)5.2.4表面处理 (10)5.2.4.1表面热处理工艺 (10)5.2.4.2 组织性能分析 (11)6．结论 (12)7．参考文献 (14)致谢 (15)1．引言曲轴是汽车发动机的最关键的零部件之一，曲轴的性能在很大程度上影响着汽车发动机的可靠性与寿命。

曲轴在发动机中承担着最大的负荷和全部的功率，承担着强大的方向不断变化的弯矩和扭矩，同时承受着长时间的高速运转的磨损，圆角过渡处处于薄弱环节，主轴颈与圆角的过渡处更为严重。

因而，需要合适的热处理工艺，以保证其达到所要求的各项性能指标。

图(1).曲轴结构示意图2.曲轴的服役条件与失效形式2.1．服役条件曲轴在发动机中承担着最大的负荷和全部的功率，承担着强大的方向不断变化的弯矩和扭矩，同时承受着长时间的高速运转的磨损，圆角过渡处处于薄弱环节，主轴颈与圆角的过渡处更为严重。

文章编号:0258-7025(2007)04-0574-03曲轴激光淬火工艺王云山,张兴泉,雷剑波,杨洗陈(天津工业大学激光技术研究所,天津300160)摘要 为实现在将曲轴水平放置绕主轴转动条件下,对单拐或多拐曲轴的主轴和曲柄轴进行激光淬火和激光熔覆,建立了激光作用于曲拐表面形成螺线时的光斑轨迹方程。

根据802D 数控四轴联动激光淬火通用机床的运动特性,采用圆弧插补方法,以四轴联动方式编程,设计了激光网纹淬火数控程序。

在四轴联动激光加工通用机床上实现了曲轴水平放置绕主轴转动对曲柄轴面的网纹进行激光淬火和激光表面熔覆。

由于主轴匀速转动,定位不需要配重铁,工作过程稳定,可以一次装夹,不再改变曲轴回转中心,即可完成单拐或多拐曲轴的主轴和曲柄轴的激光淬火和激光熔覆,使802D 数控四轴联动激光加工通用机床的功能得到发挥。

关键词 激光技术;激光淬火;编程;曲柄轴中图分类号 T N 249 文献标识码 AProcessing of Laser Q uenching CrankshaftWAN G Yun -shan,ZHANG Xing -quan,LEI Jian -bo,YANG X-i chen(I nstitute of L aser T echnology ,T ianj in P oly technic Univer sity ,T ianj in 300160,China)Abstract It aims to r ealize the laser quenching and cladding for the principle ax is and cr ank of sing le or mo re crankwhile the cr ankshaft is laid hor izontally and ro tating ar ound the principal ax is.T he tr ack of the laser spot is deduced when the laser acts on the surface o f t he crank and fo rms whor l line.Accor ding to the mo tion char acteristic of 802D numerically -contro lled machine to ol in four axes linkag e g enera lly used fo r laser quenching ,w it h t he a rc interpolation method,the numerically co ntr olled pro gr amme fo r laser net veins quenching is made in the for m o f fo ur axes linkag e.W ith this,the net veins laser quenching and sur face cladding fo r cr ankshaf t are acco mplished on the four ax es linkage laser machine too l,w hen the cr ankshaft is laid hor izo nta lly and ro tating ar ound the pr incipal ax is.Because the principal axis is ro tating at a const ant speed,no balance iron is needed to locate the w o rkpiece,the w o rk pr ocess is steady,only one time of locatio n is needed,and no mor e mo vement of the r otating axis is needed to accom plish laser quenching and cladding of the crankshaft w ith sing le or mor e cr anks,w hich puts the ability o f the abo ve machine to ol for laser quenching to g oo d use.Key words laser technique;laser quenching ;pr og ram;cr ankshaft收稿日期:2006-10-30;收到修改稿日期:2006-12-12基金项目:天津市科委重点攻关项目(033188011)资助课题。

Solutions on the Spot现场解决方案图 1 图 ２热加工2006年 第9期11 热处理及表面工程专辑曲轴作为内燃机中的最重要的零件之一，它的使用寿命往往决定了内燃机的使用寿命。

1920年美国克拉克公司，将发明不久的感应淬火技术用于曲轴轴颈硬化，大大提高了曲轴的耐磨性，从而提高了内燃机的工作寿命（当时主要问题是曲轴硬度低、耐磨性差)。

近几十年来，曲轴的疲劳断裂问题又突显出来，而且疲劳源多发生在连杆轴颈曲柄内侧的圆角处，为此许多厂家提出了提高曲轴疲劳强度的要求。

提高曲轴疲劳强度的关键是提高曲轴圆角的残余压应力。

曲轴圆角（含轴颈）的感应淬火是使圆角获得>600M P a巨大残余压应力的首选方法。

日本某一公司曾对内燃机曲轴进行了系列的弯曲疲劳实验，实验证明圆角感应淬火曲轴有最高的疲劳强度（996M P a），圆角滚压曲轴疲劳强度为次（890M P a），氮化曲轴第三（720M P a）。

美国公司也有相近的数据。

曲轴圆角淬火一般要使用“半圈感应器”淬火，也称依洛森（Elotherm）淬火法。

它是将感应器扣在轴颈上，曲轴在旋转中进行加热和喷水淬火（也有在曲轴轴颈加热到淬火温度后，翻入水池中进行冷却淬火）。

这种方法不仅方便了曲轴进出感应器，简化了淬火机床的动作，同时也解决了用传统的分合式感应器淬火所经常出现的油孔裂纹、硬化区域宽窄不均、硬化层厚度不均和变形大等问题。

业内人士普遍认为依洛森淬火法是曲轴感应淬火技术的一大进步。

有资料表明，曲轴轴颈感应淬火可将发动机寿命提高到8000h，而轴颈及圆角感应淬火可使发动机寿命提高到10000h。

实现圆角淬火必须解决的关键技术是功率分配技术。

曲轴“半圈感应器”淬火涉及到许多技术，例如变频电源、淬火机床及感应器等，这些技术也很重要，在我国80年代初期已初步得到解决。

记得当年，在进行曲轴圆角淬火工艺研究时，我们曾遇到了这样的难题：曲轴的连杆轴颈用半圈感应器加热时，当曲柄内侧圆角刚刚达到淬火温度的时候，连曲轴圆角淬火技术上海恒精机电设备有限公司 林信智 刘又红杆轴颈外侧的轴肩已经熔化，究其原因是曲轴的结构造成的。

曲轴表面淬火的原理
曲轴表面淬火的原理是利用加热、冷却等物理过程，使曲轴表面的温度达到淬火温度，然后迅速浸入淬火介质中冷却，使其表面形成一层坚硬的淬火层。

具体来说，曲轴表面淬火的过程包括以下几个步骤：
1. 加热：将曲轴表面加热至淬火温度，通常为
800~900℃。

2. 保温：在加热过程中，保持曲轴在一定的温度下保温一段时间，以使表面充分加热。

3. 冷却：将曲轴迅速浸入淬火介质中，如水、油等，以实现快速冷却。

4. 回火：淬火后，将曲轴进行回火处理，以消除内应力并提高韧性。

通过以上步骤，曲轴表面会形成一层高硬度的淬火层，其硬度可达60~65HRC，显著提高曲轴的耐磨性和硬度。

同时，表面微观结构由马氏体组成，也有利于提高曲轴的性能。

需要注意的是，曲轴表面淬火的过程需要严格控制加热温度、保温时间、冷却速度等参数，以保证淬火层的质量和性能。