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曲轴感应淬火变形超差原因分析

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曲轴感应热处理强化在整个曲轴加工线上有着特殊的地位，一旦变形超差或热处理质量不合格，热处理加工环节就会成为整个生产环节的“瓶颈工艺”；曲轴感应淬火（如图1所示）引起的变形是生产中的常见问题，其变形量的控制对曲轴的加工及使用性能有深远的影响；因热处理过程的影响因素较多，导致其变形量不易受控，而是在一个合理的范围内波动，热处理变形量的大小严重影响后续的精加工量，热处理变形量过大会致曲轴精加工量大，增加机械加工成本，降低加工效率；热处理变形量过大可能使曲轴出现偏磨或黑皮现象，直接导致曲轴性能降低或最终报废。本文通过对影响曲轴感应淬火变形相关因素的分析，找到了曲轴感应淬火变形超差的原因，提出了相应的解决措施。

一、问题现状

某发动机厂为保证后续的精加工及磨削工序的效率与经济性，在无需校直条件下对某曲轴感应热处理变形量（见图2）控制在0.35mm以内（淬火变形量如果＞0.35mm，就会出现磨偏量大，淬硬层不均匀，市南区覆膜砂厂家，曲轴性能下降或者直接导致整根曲轴报废）。

很长一段时间内，某曲轴的感应淬火变形量均＞0.4mm（测量结果见图3），必须经过校直后才能进入机加工环节，曲轴变形量超差已经严重影响生产节拍，因此我们将曲轴感应淬火变形原因分析作为现生产质量改善项目进行研究。

二、影响曲轴感应淬火变形的因素

1．内因

我们认为主要是感应热处理过程因组织发生变化产生的组织应力

（1）曲轴毛坯锻件质量的影响  毛坯化学成分通过影响钢的淬透性、组织的比体积和残留奥氏体量等影响工件的变形；原始组织如碳化物的形态、大小、数量及分布，合金元素的偏析，应力状态，以及锻造质量和轧制形成纤维的方向等均对曲轴的变形产生影响。

（2）曲轴尺寸结构的影响  曲轴是典型的不对称复杂零件，淬火区域不规则，受热不均匀，极易发生变形。曲轴最易引发变形的部位为连杆曲柄与轴颈连接处

曲轴圆角淬火强化时因金相组织转变而产生组织应力，当组织应力大于材料的弹性极限的时候曲轴会发生塑性变形；在淬硬层深度满足技术要求的前提下，淬硬层深度越大，曲轴的变形量越大。

2．外因

我们认为主要是感应热处理过程中曲轴自身所承载的外力。

曲轴感应淬火在曲轴专用淬火机床上进行，曲轴的固定采用以三角卡盘夹住大头端，小头端为辅助定位套筒的方式

淬火过程中曲轴主要受到4个外力的共同作用来完成这一工序，其分别是曲轴自身重力、径向压力、端部的轴向夹紧压力以及曲轴承受的弯矩（见图5b）。

（1）曲轴自身重力  在实际生产中可忽略不计。

（2）径向压力  由变压器及感应器浮动机构施加，在曲轴的感应淬火过程

中是随时变化的。

（3）轴向夹紧力  专用淬火机床的床头及床尾夹持曲轴时产生；由于实际生产中设备采用专用套筒床尾，消除了轴向的夹紧力，因此可忽略不计。

（4）弯矩  头架液压卡盘与尾架套筒因同轴度等因素导致的弯矩。

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覆膜砂（河北覆膜砂）是具有强度高、耐热时间长的特性，同时具有优异的低温溃散性能，适用于生产汽车发动机缸体、缸盖、集装箱角等复杂薄壁铸铁件以及制造有色金属铸件。覆膜砂（河北覆膜砂）的工艺过程是将原砂与粉状的热固性酚醛树脂混合加热固化，然后发展成用热塑性酚醛树脂加潜伏性固化剂和润滑剂通过一定的覆膜工艺配制成覆膜砂。但是在夏季由于气温高，覆膜砂（河北覆膜砂）容易固化结块，降低了生产效率，覆膜砂铸件（河北覆膜砂）品质也有所降低。覆膜砂（河北覆膜砂）在夏天容易固化的具体原因是什么呢？

当覆膜砂（河北覆膜砂）受热时会包覆在砂粒表面的树脂熔融，在托品分解出亚甲1基的作用下，熔融的树脂由线性结构迅速转变成不熔融的体型结构，从而使覆膜砂（河北覆膜砂）固化成型。因为覆膜砂本身是一种粉状，在夏季因为空气中的湿度会较其他季节大，再加上覆膜砂（河北覆膜砂）本身就是一种可固化剂，所以夏季气温一高，就把原来粉状的覆膜砂（河北覆膜砂）又给固化了！所以覆膜砂应储存在比较避光、干燥的环境当中，覆膜砂厂家哪里的好，避免覆膜砂结块。

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