CN108716508A - 高增压中大型柴油机的钢质曲轴及其处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高增压中大型柴油机的钢质曲轴及其处理工艺，钢质曲轴的主轴颈直径与缸径比为0.84～0.90；钢质曲轴的连杆轴颈直径与缸径比为0.71～0.75；钢质曲轴的曲柄臂厚度与缸径比为0.25～0.3；以及主轴颈的连接圆角为主轴颈的3.6‑5％，连杆轴颈的连接圆角为连杆轴颈的3.6‑5％。本发明的钢质曲轴能够满足高增压(爆压大于180bar)中大功率柴油机(一般功率大于200KW，缸径大于110mm)的高强度、高受爆压性的技术需求。

Description

高增压中大型柴油机的钢质曲轴及其处理工艺
技术领域
本发明是关于发动机制造领域，特别是关于一种高增压中大型柴油机的钢质曲轴及其处理工艺。
背景技术
现有技术的小功率发动机的钢质曲轴，爆压一般只能到160bar左右，曲轴设计不够强壮。而高增压(爆压大于180bar)中大功率柴油机(一般功率大于200KW，缸径大于110mm)的钢质曲轴，需要从结构参数以及热处理工艺方面专门设计，以加强曲轴的强度。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高增压中大型柴油机的钢质曲轴，其能够满足高增压(爆压大于180bar)中大功率柴油机(一般功率大于200KW，缸径大于110mm)的技术需求。
本发明的另一目的在于提供一种高增压中大型柴油机的钢质曲轴的处理工艺，其能够满足高增压(爆压大于180bar)中大功率柴油机(一般功率大于200KW，缸径大于110mm)的强度要求。
为实现上述目的，本发明提供了一种高增压中大型柴油机的钢质曲轴，钢质曲轴的主轴颈直径与缸径比为0.84～0.90；钢质曲轴的连杆轴颈直径与缸径比为0.71～0.75；钢质曲轴的曲柄臂厚度与缸径比为0.25～0.3；以及主轴颈的连接圆角为主轴颈的3.6-5％，连杆轴颈的连接圆角为连杆轴颈的3.6-5％。
在一优选的实施方式中，钢质曲轴的材料采用调质处理钢或非调质处理钢。
在一优选的实施方式中，调质处理钢的本体硬度为260～328HBW，单边调质深度为15-19mm，抗拉强度大于860MPa，延伸率12％-15％，金相为回火索氏体1～5级。
为实现另一目的，本发明提供了一种高增压中大型柴油机的钢质曲轴的处理工艺，其包括对主轴颈表面、连杆轴颈表面及其连接圆角表面进行感应淬火工艺、去应力工艺以及二次淬火工艺。
在一优选的实施方式中，感应淬火工艺为预淬火工艺，经过预淬火工艺后的主轴颈表面、连杆轴颈表面及其连接圆角表面的硬度达到35-42HRC，淬火厚度达到0.5-1mm。
在一优选的实施方式中，去应力工艺为将曲轴置于176～205℃的温度环境内保温至少1小时以上。
在一优选的实施方式中，去应力工艺是在精研工序和研磨工序前进行。
在一优选的实施方式中，二次淬火工艺为正式淬火工艺，经过正式淬火工艺后的主轴颈表面、连杆轴颈表面及其连接圆角表面的硬度达到53-60HRC，淬火厚度达到3-5mm。
与现有技术相比，本发明的高增压中大型柴油机的钢质曲轴及其处理工艺，其能够满足高增压(爆压大于180bar)中大功率柴油机(一般功率大于200KW，缸径大于110mm)的高强度、高受爆压性的技术需求。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的钢质曲轴的主视示意图。
图2是图1的B处的局部放大图。
图3是图1的A-A处的剖面示意图。
主要附图标记说明：
d1-主轴颈直径，d2-连杆轴颈直径，H-曲柄臂厚度。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1至图3所示，图1是根据本发明一实施方式的钢质曲轴的主视示意图。图2是图1的B处的局部放大图。图3是图1的A-A处的剖面示意图。根据本发明优选实施方式的一种高增压中大型柴油机的钢质曲轴。在一些实施方式中，钢质曲轴的材料可以采用调质处理钢，也可以采用非调质处理钢。一般调质处理钢的本体硬度为260～328HBW，单边调质深度为15-19mm，抗拉强度大于860MPa，延伸率12％-15％，金相为回火索氏体1～5级。
在一些实施方式中，钢质曲轴的主轴颈直径d1与发动机的缸径D的比例为0.84～0.90；钢质曲轴的连杆轴颈直径d2与缸径D的比为例0.71～0.75；钢质曲轴的曲柄臂厚度H与缸径D的比例为0.25～0.3；以及主轴颈的连接圆角为主轴颈直径的3.6-5％，连杆轴颈的连接圆角为连杆轴颈直径的3.6-5％。
根据本发明另一优选实施方式的一种高增压中大型柴油机的钢质曲轴的处理工艺，其包括对主轴颈表面、连杆轴颈表面及其连接圆角表面进行感应淬火工艺、去应力工艺以及二次淬火工艺。
在一些实施方式中，感应淬火工艺为预淬火工艺，经过预淬火工艺后的主轴颈表面、连杆轴颈表面及其连接圆角表面的硬度达到35-42HRC，淬火厚度达到0.5-1mm。
在一些实施方式中，去应力工艺为将曲轴置于176～205℃的温度环境内保温至少1小时以上。
在一些实施方式中，去应力工艺是在精研工序和研磨工序前进行。
在一些实施方式中，二次淬火工艺为正式淬火工艺，经过正式淬火工艺后的主轴颈表面、连杆轴颈表面及其连接圆角表面的硬度达到53-60HRC，淬火厚度达到3-5mm。
应该说明的是，本实施例仅绘示了图1的A-A一处剖视图，但本发明并不以此为限，本发明的钢质曲轴的主轴颈和连杆轴颈都具有与图3类似的热处理效果。
本发明的高增压中大型柴油机的钢质曲轴及其处理工艺与现有技术相比，其能够满足高增压(爆压大于180bar)中大功率柴油机(一般功率大于200KW，缸径大于110mm)的高强度、高受爆压性的技术需求。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (8)

1.一种高增压中大型柴油机的钢质曲轴，其特征在于，
所述钢质曲轴的主轴颈直径与缸径比为0.84～0.90；
所述钢质曲轴的连杆轴颈直径与所述缸径比为0.71～0.75；
所述钢质曲轴的曲柄臂厚度与所述缸径比为0.25～0.3；以及
所述主轴颈的连接圆角为所述主轴颈的3.6-5％，所述连杆轴颈的连接圆角为所述连杆轴颈的3.6-5％。
2.如权利要求1所述的高增压中大型柴油机的钢质曲轴，其特征在于，所述钢质曲轴的材料采用调质处理钢或非调质处理钢。
3.如权利要求2所述的高增压中大型柴油机的钢质曲轴，其特征在于，所述调质处理钢的本体硬度为260～328HBW，单边调质深度为15-19mm，抗拉强度大于860MPa，延伸率12％-15％，金相为回火索氏体1～5级。
4.一种高增压中大型柴油机的钢质曲轴的处理工艺，其特征在于，包括对主轴颈表面、连杆轴颈表面及其连接圆角表面进行感应淬火工艺、去应力工艺以及二次淬火工艺。
5.如权利要求4所述的高增压中大型柴油机的钢质曲轴的处理工艺，其特征在于，所述感应淬火工艺为预淬火工艺，经过所述预淬火工艺后的所述主轴颈表面、所述连杆轴颈表面及其所述连接圆角表面的硬度达到35-42HRC，淬火厚度达到0.5-1mm。
6.如权利要求4所述的高增压中大型柴油机的钢质曲轴的处理工艺，其特征在于，所述去应力工艺为将曲轴置于176～205℃的温度环境内保温至少1小时以上。
7.如权利要求6所述的高增压中大型柴油机的钢质曲轴的处理工艺，其特征在于，所述去应力工艺是在精研工序和研磨工序前进行。
8.如权利要求4所述的高增压中大型柴油机的钢质曲轴的处理工艺，其特征在于，所述二次淬火工艺为正式淬火工艺，经过所述正式淬火工艺后的所述主轴颈表面、所述连杆轴颈表面及其所述连接圆角表面的硬度达到53-60HRC，淬火厚度达到3-5mm。
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