CN102676784B - 基于kwh半自动淬火机床的错拐曲轴连杆颈淬火方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于KWH半自动淬火机床的错拐曲轴连杆颈淬火方法，包括加热、保温、冷却，在加热之前，在连杆颈处加装淬火感应器，以及在曲柄臂处加装吸热块；在曲轴连杆颈加热的同时通过喷淋器向中间曲柄颈和上止点喷洒淬火介质；所述的淬火设备是KWH半自动淬火机床。本发明的有益效果是：解决了连杆颈轴颈要求圆角淬火，会导致中间曲柄过热形成淬火裂纹；主轴颈过渡圆角处有沉割槽，造成工件与感应器更大的空气间隙，轴颈圆角要求淬火必然要相应提高加热功率或延长加热时间，导致曲柄臂热影响区域加大；连杆颈淬火时中间曲柄过热；上止点淬火裂纹问题和下止点圆角淬火不足问题形成热处理矛盾体等问题。
Description
技术领域
本发明涉及错拐曲轴连杆的淬火，具体涉及基于KWH半自动淬火机床的错拐曲轴连杆颈淬火方法。
背景技术
V6发动机是目前世界先进的水冷柴油机，结构紧凑，体积小，动力强劲，其中曲轴连杆颈采取“错拐”结构，是曲轴设计的新理念，在我国尚属空白，图1是“错拐”曲轴外观示意图。这种曲轴轴颈表面要求感应淬火，淬硬层形态要求复杂、严格，具有很高的热处理技术工艺，尤其是错拐连杆颈需要精密、审慎、严谨的感应淬火技术支持，才能有效解决裂纹、淬硬层尺寸不合格、淬火热形“马鞍”状、表面硬度不足等问题，并实现批量化生产。由于连杆轴颈热处理有效尺寸差异特别大，尤其是“错拐”结构设计给热处理提出了相当大的难题。
连杆颈相连、互错一定角度的曲轴我们称作“错拐”曲轴，连杆颈局部放大如图2所示。相连的连杆轴颈的中间隔板称作中间曲柄颈，曲轴旋转中最高位置称作上止点，相对位置称作下止点。这种结构十分紧凑，克服了非错拐式曲轴连杆相距较大，曲轴偏长的缺点，同时发动机旋转时各缸活塞运行配合紧密，运转平稳。现有的淬火技术处理该曲轴淬火时，会出现下述问题：
1、连杆颈轴颈要求圆角淬火，会导致中间曲柄过热形成淬火裂纹。
2、主轴颈过渡圆角处有沉割槽，造成工件与感应器更大的空气间隙，轴颈圆角要求淬火必然要相应提高加热功率或延长加热时间，这样就会导致曲柄臂热影响区域加大，连杆颈淬火时有必要考虑该因素所造成的影响。
3、连杆颈淬火时为了防止中间曲柄过热采取单侧先后淬火法，就是说一侧淬过火之后，另一侧再淬火。这样造成先淬火一侧有退火倾向，要采取预防措施。
4、上止点淬火裂纹问题和下止点圆角淬火不足问题形成热处理矛盾体。上止点裂纹主要是三方面造成的，一是由于上止点“缺肉”造成局部过热；二是局部加热和冷却的非同时性造成的热应力；三是加工面和非加工面淬火时相变量不对称。相变量不对称主要是非加工面和加工面材质这种成分差异造成的，非加工面由于锻造和调质造成脱碳层，而加工面材质成分正常。通过去除非加工面脱碳层来解决这个问题，效果明显，在这里不多做表述。下止点圆角淬火不足主要是因为下止点尺寸“肥厚”，淬火温度相对偏低造成的。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供一种基于KWH半自动淬火机床的错拐曲轴连杆颈淬火方法。
本发明的技术方案是：基于KWH半自动淬火机床的错拐曲轴连杆颈淬火方法，包括加热、保温、冷却，在加热之前，在连杆颈处加装淬火感应器，以及在曲柄臂处加装吸热块；在曲轴连杆颈加热的同时通过喷淋器向中间曲柄颈和上止点喷洒淬火介质；所述的淬火设备是KWH半自动淬火机床。
上述的基于KWH半自动淬火机床的错拐曲轴连杆颈淬火方法，所述连杆颈淬火时采取单侧先后淬火。
上述述的基于KWH半自动淬火机床的错拐曲轴连杆颈淬火方法，所述的曲轴连杆颈加热的同时通过喷淋器向中间曲柄颈和上止点喷洒淬火介质，在加热结束后不超过0.1秒时间内关闭喷淋器。
上述述的基于KWH半自动淬火机床的错拐曲轴连杆颈淬火方法，所述的淬火介质是AQ251溶液。
上述述的基于KWH半自动淬火机床的错拐曲轴连杆颈淬火方法，所述的上止点和下止点采用不同的功率进行加热。
上述述的基于KWH半自动淬火机床的错拐曲轴连杆颈淬火方法，所述的吸热块加装紧压螺杆，在吸热块未做圆周方向紧固之前沿轴纵向压紧紧压螺杆。
上述述的基于KWH半自动淬火机床的错拐曲轴连杆颈淬火方法，所述的加热时间是20-24秒，预加热时间是8-10秒，预冷却时间是8-10秒，回火次数不少于两次。
上述述的基于KWH半自动淬火机床的错拐曲轴连杆颈淬火方法，所述的连杆颈淬火时中间曲柄颈一侧磁通量减少30％～40％。
本发明的有益效果是：解决了连杆颈轴颈要求圆角淬火，会导致中间曲柄过热形成淬火裂纹；主轴颈过渡圆角处有沉割槽，造成工件与感应器更大的空气间隙，轴颈圆角要求淬火必然要相应提高加热功率或延长加热时间，导致曲柄臂热影响区域加大；连杆颈淬火时中间曲柄过热；上止点淬火裂纹问题和下止点圆角淬火不足问题形成热处理矛盾体等问题。
附图说明
图1为错拐曲轴结构图。
图2为图1中错拐曲轴连杆颈局部放大图。
图3为吸热块上盖。
图4为吸热块下盖。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
感应器设计、制造是感应淬火热形形成的关键。感应器定位装置与曲轴淬火部位单侧间隙调整在0.20-0.30mm范围，感应器有效圈与定位装置间隙调整在0.20-0.25mm范围，感应淬火加热效率介于理想状态。
“错拐”连杆颈感应淬火采用左右两套特殊感应器，确保连杆颈淬火时中间曲柄颈一侧磁通量减少约30％～40％。防止发生中间曲柄颈过热淬裂问题。同时，要充分考虑防止过渡圆角处产生淬火不足问题。感应器导磁体设计、制造时分段镶嵌，采用紫铜隔板分隔，以便工艺调整。
为了减少中间曲柄颈的过热倾向和已经淬火侧连杆颈退火问题，设计制作了专门的吸热块，下盖如示意图3，上盖如示意图4。安装要点是紧贴后淬火的连杆颈那一侧中间曲柄颈，切实达到吸热的目的。生产实践中发现由于吸热块变形，发生贴合不紧问题要特别注意。为了解决这一问题，在吸热块上装了紧压螺杆，在吸热块未做圆周方向紧固之前沿轴纵向压紧紧压螺杆，确保吸热块端面与中间曲柄颈端面贴紧，切实起到吸热作用。
为了减少中间曲柄颈和连杆颈上止点过热，在连杆颈加热的同时通过喷淋器向中间曲柄颈和上止点喷洒淬火介质，达到降低其温度的目的。喷洒介质停与止在KWH型淬火机床上手动实施，在GCQZ型淬火机床上实现自动化。加热结束后立即(响应时间0.1s内)关闭喷液，防止喷淋液撒在轴颈表面造成淬火软点。喷淋器喷水孔密度、角度、喷水压力、开启和关闭响应时间必须严格控制。
感应淬火设备及主要技术数据如下：
KWH型德国产曲轴半自动淬火机床。特种电源是300Kw机式发电机和8000Hz变频器。主要感应淬火技术参考数据如表1。
表1KWH型德国产曲轴半自动淬火机床V6发动机错拐曲轴连杆颈淬火技术参数
GCQZ型四工位曲轴数控淬火机床。特种电源是IGBT电子电力电源，输入功率300Kw，频率可以调节，装备有先进的功率分配器。功率分配器的作用是实现旋转到一定角度时输出设定的需求功率功能。这样通过功率分配器可以轻松实现上止点和下止点采用不同的输出功率来加热的措施，能够比较好地解决上止点过热和下止点加热不足问题。主要的感应淬火工艺技术参考数据如表2。
表2V6发动机错怪曲轴连杆颈淬火技术参数(输入刻度格)
以上所述仅是本发明的优选实现方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.基于KWH半自动淬火机床的错拐曲轴连杆颈淬火方法，包括加热、保温、冷却，其特征是：在加热之前，在连杆颈处加装淬火感应器，以及在曲柄臂处加装吸热块，在吸热块上装了紧压螺杆，在吸热块未做圆周方向紧固之前沿轴纵向压紧紧压螺杆，确保吸热块端面与中间曲柄颈端面贴紧，切实起到吸热作用；在曲轴连杆颈加热的同时通过喷淋器向中间曲柄颈和上止点喷洒淬火介质；所述的淬火设备是KWH半自动淬火机床。
2.根据权利要求1所述的基于KWH半自动淬火机床的错拐曲轴连杆颈淬火方法，其特征是：所述连杆颈淬火时采取单侧先后淬火。
3.根据权利要求1所述的基于KWH半自动淬火机床的错拐曲轴连杆颈淬火方法，其特征是：所述的曲轴连杆颈加热的同时通过喷淋器向中间曲柄颈和上止点喷洒淬火介质，在加热结束后不超过0.1秒时间内关闭喷淋器。
4.根据权利要求1所述的基于KWH半自动淬火机床的错拐曲轴连杆颈淬火方法，其特征是：所述的淬火介质是AQ251溶液。
5.根据权利要求1所述的基于KWH半自动淬火机床的错拐曲轴连杆颈淬火方法，其特征是：所述的上止点和下止点采用不同的功率进行加热。
6.根据权利要求1所述的基于KWH半自动淬火机床的错拐曲轴连杆颈淬火方法，其特征是：所述的感应器定位装置与曲轴淬火部位单侧间隙调整在0.20-0.30mm范围，感应器有效圈与定位装置间隙调整在0.20-0.25mm范围。
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于KWH半自动淬火机床的错拐曲轴连杆颈淬火方法，其特征是：所述的加热时间是20-24秒，预加热时间是8-10秒，预冷却时间是8-10秒，回火次数不少于两次。
8.根据权利要求7所述的基于KWH半自动淬火机床的错拐曲轴连杆颈淬火方法，其特征是：所述的连杆颈淬火时中间曲柄颈一侧磁通量减少30％～40％。
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