[发明专利]一种正火态球墨铸铁曲轴的氮化、沉割圆角滚压强化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机曲轴的加工工艺，尤其是一种汽车用发动机曲 轴的强化工艺。

背景技术

球墨铸铁由于具有高强度、高塑性、高耐磨性、高减震性以及优良的 加工性能和较低的生产成本，在汽车发动机曲轴的制造中得到了广泛的应 用。特别是在爆发压力为7-9MPa的自然吸气型汽车发动机曲轴中处于绝对 优势。然而，近年来随着对汽车发动机排放要求的提高，增压技术在汽车 发动机中得到了越来越多的应用。对爆发压力12-14MPa甚至更高的增压中 冷发动机，现有的加工工艺生产的发动机曲轴的疲劳弯矩及曲轴轴颈耐磨 性等性能，已不能满足服役条件的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种正火态球墨铸铁曲轴的氮化、 沉割圆角滚压强化工艺，它能有效提高曲轴的疲劳弯矩及曲轴轴颈耐磨性， 以适应高爆发压力的增压中冷发动机的使用要求。

本发明是这样实现的，一种正火态球墨铸铁曲轴的氮化、沉割圆角滚 压强化工艺，所述的工艺是，对曲轴主轴颈和连杆颈进行圆角沉割，在圆 角处割出沉割槽，再进行氮化，通过对氮化炉气氛的控制，使曲轴轴颈及 圆角表面形成渗氮层，其中白亮化合层在外表面以下0.002-0.007mm，扩 散层在外表面以下0.08-0.12mm，表面硬度HV_0.1为500-620，然后对沉割 后的圆角利用滚压轮进行滚压，滚压时，滚压角度α为30-45°，滚压力 P为8000-15000N，滚压半径R为1.5-2.5mm，滚压深度h为0.1-0.5mm， 沉割槽半径R’为1.6-2.6mm。

这种氮化、沉割圆角滚压强化工艺可有效提高曲轴的疲劳弯矩及曲轴 轴颈耐磨性，疲劳弯矩可提高110.7％以上，表面硬度HV_0.1在500-620，适 应了高爆发压力的增压中冷发动机的使用要求，使球墨铸铁曲轴也可用于 爆发压力12-14MPa甚至更高的增压中冷发动机，从而大幅度降低了曲轴的 制造成本。沉割槽的存在消除了滚压凸起，避免了因滚压凸起造成的轴瓦 边缘负荷现象。

附图说明

图1是圆角滚压的示意图。

图2是滚压后的曲轴圆角处的示意图。

图3是曲轴与轴瓦配合的示意图。

图中，1-滚压轮，2-滚压大轮，3-待滚压曲轴，4-轴瓦。

具体实施方式

下面进一步说明本发明。

通过对氮化炉气氛的控制，使曲轴轴颈及圆角表面形成渗氮层，其中 白亮化合层在外表面以下0.002-0.007mm，扩散层在外表面以下 0.08-0.12mm，表面硬度HV_0.1为500-620时，氮化炉气氛的控制方法为已 有技术，不再详述。

所述的氮化是在滚压前的机械加工之后进行的。氮化再经过滚压后制 成曲轴成品。本发明所用的滚压装置与现有的滚压装置相同，它上面有滚 压大轮2、滚压轮1。滚压时，滚压轮位于滚压大轮与待滚压曲轴3的圆角 之间。显然，所述的圆角为外圆角。

如图1所示，在进行圆角滚压时，可根据汽车发动机曲轴的具体设计， 以及疲劳弯矩值、轴瓦配合间隙、爆发压力等参数具体确定滚压力P、滚 压角度α、滚压深度h、滚压半径R等滚压参数。

最大滚压凸起τ是滚压力P、滚压圆角R、曲轴基体硬度H的函数。

计算最大滚压凸起距曲轴档侧面距离L的公式为：

L≈R+R2-(R-h)2]]>

如图2所示，通过选取P、α、R、h等参数使L≤[(B₁-B₂)/2+1.25]， 且使轴瓦4边缘(B₁-B₂)/2处凸起τ_b不超过0.003mm，则不会发生轴瓦边 缘负荷现象。

实施例1