汽车发动机曲轴.pdf

0前言曲轴是汽车发动机最关键的零部件之一曲轴的性能很大程度上影响着发动机的可靠性和寿命。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曲和扭转矩同时承受着长时间的高速运转的磨损。本次主要介绍了汽车发动机曲轴材料的选择加工工艺路线和相关的热处理工艺以及组织及性能的检测方法和检测设备分析了热处理过程中可能产生的缺陷及补救措施概述了曲轴断裂和失效的主要形式及预防措施。1汽车发动机曲轴的工作条件及性能要求1.1汽车发动机曲轴的工作原理曲轴是发动机上的一个重要的机件有两个重要部位：主轴颈连杆颈（还有其他）。主轴颈被安装在缸体上连杆颈与连杆大头孔连接连杆小头孔与汽缸活塞连接是一个典型的曲柄滑块机构。发动机工作过程就是活塞经过混合压缩气的燃爆推动活塞做直线运动并通过连杆将力传给曲轴由曲轴将直线运动转变为旋转运动。曲轴的旋转是发动机的动力源。图1发动机曲轴实物图1.2汽车发动机曲轴的机械性能要求及技术要求1.2.1汽车发动机曲轴的工作条件曲轴在工作过程中既要承受周期性变化的气体压力、往复惯性力及离心力又要承受他们所产生的扭矩和弯矩。因此在上述载荷作用下曲轴承受着巨大的弯曲、扭转应力扭动震动和附加应力以及交变载荷的冲击。这些载荷不仅数值较大而且一般呈周期性变化故容易使曲轴产生扭转和弯曲变形甚至产生裂纹和断裂。此外发动机的不断增压、不断扩缸以及传动功率的不断提高使得曲轴要在很高的压力下高速转动。由此服役条件汽车发动机曲轴常会发生两种形式的破坏：（1）疲劳断裂：多数断裂时曲柄与轴颈的圆角处产生疲劳裂纹随后向曲柄深处发展造成曲柄的断裂其次是曲柄中部的油道内壁产生裂纹发展为曲柄处的断裂。（2）轴颈表面的严重磨损：因曲轴长期处于高速旋转状态因此表面会遭受严重磨损。1.2.2汽车发动机曲轴的性能要求及技术要求鉴于发动机曲轴苛刻的服役条件及发生破坏的形式这就给了曲轴材料较高的要求。曲轴材料需要有较高的抗拉强度、刚度、耐冲击韧性、耐疲劳性以及耐磨性。一般采用锻造钢和球墨铸铁锻钢需要进行热处理采用调质及淬火后高温回火使材料具有较高的综合机械性能轴颈表面再进行表面淬火提高表面硬度及耐磨性。球墨铸铁曲轴采取等温回火、中频淬火、激光淬火等热处理工艺。2汽车发动机曲轴的材料选择2.1汽车发动机曲轴选材要求首先应满足曲轴的力学性能它取决于发动机设计的强度水平。其次考虑曲轴的疲劳强度和耐磨性。(与材料本身的成分及热处理后的性能有关)2.2汽车发动机曲轴材料的要求根据JB/T6727。曲轴对材料的要求如下：(1)钢的含碳量要精选含碳量的变化范围应不大于0.05%(质量分数)(2)钢的含S.P量应不大于0.0025%(质量分数)(3)钢的非金属夹杂物脆性夹杂物塑性夹杂物应不超过GB10561规定的2.5级。(4)钢的淬透性应按GB255进行测定其淬透性曲线在所用的钢号范围内。2.3汽车发动机曲轴常用材料汽车发动机曲轴常用材料以及其力学性能如下表：各种适合曲轴材料的化学成分及机械性能(质量分数)钢号主要化学成分CMnSiCrNiMo45