CN113969334A - 一种大功率曲轴中频淬火的热处理变形控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种大功率曲轴中频淬火的热处理变形控制方法，包括如下步骤：(1)在每次机械加工后进行若干次高温人工时效热处理；(2)先中频淬火8个连杆轴颈，再依次中频淬火9个主轴颈、KS锥面、输出端。本发明所述的大功率曲轴中频淬火的热处理变形控制方法进行中频淬火后，曲轴的主轴颈径向跳动由原来的3mm左右缩小到0.20‑0.40mm，大幅度提高了曲轴中频淬火后的一次合格率，提升了产品质量，缩短了生产周期，解决了大功率发动机曲轴装配主要依靠进口曲轴来保证生产任务完成的技术难题，加快了国产化大功率曲轴生产进程。

Description

一种大功率曲轴中频淬火的热处理变形控制方法
技术领域
本发明属于曲轴加工领域，尤其是涉及一种大功率曲轴中频淬火的热处理变形控制方法。
背景技术
大功率曲轴设计结构是轴颈空心、轴颈比较粗大，轴颈及圆角感应淬火后由于内应力的急剧变化而导致曲轴的变形较大，前期研制时，径向跳动普遍在3mm左右，最大跳动达8mm，而图纸技术要求规定曲轴感应热处理后不允许校直。因此导致该曲轴中频淬火后由于径向跳动变形超差合格率低，只能依靠进口国外成品曲轴装配发动机完成每年的生产任务。
以往的曲轴热处理都是化学热处理，曲轴表面强化采用的是氮化热处理工艺方法，氮化工艺是热处理温度偏低，普遍采用的是490-500℃,氮化时间长，曲轴表面的硬化层深度浅，只有0.2-0.4mm,曲轴装在发动机上使用后再进行大修时，曲轴没有大的加工余量不能够进行磨削修复变形尺寸，曲轴的重复使用性差。
加工余量不能够进行磨削修复变形尺寸，曲轴的重复使用性差。中频淬火曲轴，中频淬火后曲轴表面的硬化层深度3.0-5.0mm,中频淬火加工周期短，每根曲轴的中频淬火加工周期只有2个小时，可以提高生产效率，但是目前由于国内其他生产厂家制造的曲轴整体尺寸只有1200-1500mm,而且曲轴中频淬火后如果径向跳动超差图纸允许进行热校直来满足图纸要求。该曲轴图纸规定主轴颈采用圆角中频淬火后，曲轴的径向跳动超差不允许进行人工校正，国内目前没有成熟的经验可以借鉴，而且该曲轴的整体直线尺寸达到2000mm多，8个连杆的角度不同取向和9个主轴颈在中频淬火后的组织应力和热应力综合叠加的结果，导致曲轴整体中频淬火后变形规律难以摸索和精准控制，曲轴的主轴颈径向跳动普遍达到3mm以上，不符合图纸规定的主轴颈中频淬火后径向跳动≤0.40mm的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种大功率曲轴中频淬火的热处理变形控制方法，通过大功率曲轴的热处理工艺流程的设计，提高曲轴中频淬火后的主轴颈径向跳动≤0.40mm满足图纸的要求。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种大功率曲轴中频淬火的热处理变形控制方法，包括如下步骤：
(1)在每次机械加工后进行若干次高温人工时效热处理；
(2)先中频淬火8个连杆轴颈，再依次中频淬火9个主轴颈、KS锥面、输出端。
进一步，所述的步骤(1)中的高温人工时效热处理步骤中曲轴的第5主轴颈的最大跳动值方向朝上，采用V型支架支撑第1主轴颈和第9主轴颈。
进一步，所述的步骤(1)中的高温人工时效热处理步骤中采用随动支撑架对曲轴的9个主轴颈进行支撑。
进一步，所述的步骤(1)中的高温人工时效热处理的次数为4次。
进一步，在步骤(2)中的中频淬火8个连杆轴颈后进行低温回火，在低温回火过程中在曲轴第5主轴颈位置进行压力回火；在步骤(2)中的中频淬火8个连杆轴颈中曲轴的主轴颈的支撑点处于自由状态。
进一步，在步骤(2)中的中频淬火9个主轴颈后进行低温回火；在步骤(2)中的中频淬火9个主轴颈时对曲轴的主轴颈支撑点进行压紧固定。
进一步，所述的步骤(2)中的主轴颈的中频淬火电参数为：电压460-480V，加热时间18-19秒，装载压力5-10KP，旋转速度15转/分；所述的步骤(2)中的连杆轴颈中频淬火电参数为：电压580-600V，加热时间16-18秒，装载压力15-20KP，旋转速度15转/分。
连杆轴颈中频淬火时，随动支架主要先支撑主轴颈2、4、6、8，自由状态下淬火连杆5-4-3-6，完成4个连杆淬火后，压紧主轴颈2、4、6、8在压紧压力2-2.5公斤力左右后，淬火连杆2-7-1-8，8个连杆轴颈淬火完成后，支撑主轴颈2、4、6、8，同时压紧主轴颈2、4、6、8在压紧压力2-2.5公斤力左右后淬火主轴颈5，主轴颈5完成淬火后，去掉压紧主轴颈2、4、6、8的压紧压力2-2.5公斤力，自由状态下淬火主轴颈3-7-1-9，完成淬火后，支撑主轴颈1、3、5、7，并同时压紧主轴颈1、3、5、7在压紧压力2-2.5公斤力左右后淬火主轴颈2、8、止推端面、输出端，压紧压力主要使曲轴在中频淬火过程阻止曲轴的组织应力和热应力综合作用产生反方向的变形量，减小曲轴中频淬火后的变形。
一种随动支撑架，包括底板，所述的底板上设置有若干的支撑组件；
所述的支撑组件包括压板铰座、铰链压板、上支架、固定螺栓、螺栓支座、下支架，所述的压板铰座与螺栓支座均固定在所述的底板上，所述的铰链压板的一端与所述的铰链压板铰接，另一端通过固定螺栓与所述的螺栓支座相连，所述的上支架固定于所述的铰链上，所述的上支架上设置有若干的轴承，所述的下支架固定于所述的底板上，所述的下支架上设置有若干的轴承。
进一步，所述的压板铰座的外侧设置有挡板，所述的挡板的截面呈弯折结构；所述的上支架呈弧形结构；所述的上支架上设置有若干的轴承支座，所述的轴承支座上下浮动随着曲轴旋转过程保持和曲轴的轴颈面接触。
进一步，所述的上支架的轴承的数量与所述的下支架的轴承的数量相同。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明所述的大功率曲轴中频淬火的热处理变形控制方法进行中频淬火后，曲轴的主轴颈径向跳动由原来的3mm左右缩小到0.20-0.40mm，大幅度提高了曲轴中频淬火后的一次合格率，提升了产品质量，缩短了生产周期，解决了大功率发动机曲轴装配主要依靠进口曲轴来保证生产任务完成的技术难题，加快了国产化大功率曲轴生产进程。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的随动支撑架的侧视图；
图2为本发明实施例所述的随动支撑架的俯视图；
图3为A-A的剖面图；
图4为B-B的剖面图。
附图标记说明：
1、底板；2、挡板；3、压板铰座；4、铰链压板；5、上支架；6、轴承；7、固定螺栓；8、螺栓支座；9、下支架。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
一种大功率曲轴中频淬火的热处理变形控制方法，包括如下步骤：
(1)在每次机械加工后进行4次加热溫度600℃高温人工时效热处理，在炉膛内曲轴的装炉方式是第5主轴颈最大跳动值位置方向朝上，采用V型支架支撑第1主轴颈和第9主轴颈，采用随动支撑架对曲轴的9个主轴颈进行支撑，曲轴经过4次高温时效后，曲轴的轴颈径向跳动由原来1.5-2mm缩小到0.2-0.4mm；
(2)连杆电压590V,加热时间18秒，旋转速度15转/分，装载压力18Kp，连杆轴颈中频淬火时，随动支架主要先支撑主轴颈2、4、6、8，自由状态下淬火连杆5-4-3-6，完成4个连杆淬火后，压紧主轴颈2、4、6、8在压紧压力2公斤力左右后，淬火连杆2-7-1-8，8个连杆轴颈淬火完成后，主轴颈电压460V,加热时间18秒，旋转速度15转/分，装载压力8Kp,支撑主轴颈2、4、6、8，同时压紧主轴颈2、4、6、8在压紧压力2.5公斤力左右后淬火主轴颈5，主轴颈5完成淬火后，去掉压紧主轴颈2、4、6、8的压紧压力2.5公斤力，自由状态下淬火主轴颈3-7-1-9，完成淬火后，支撑主轴颈1、3、5、7，并同时压紧主轴颈1、3、5、7在压紧压力2.5公斤力左右后淬火主轴颈2、8、止推端面、输出端，以2和8主轴颈为支撑点，检测其它主轴颈的径向跳动在0.25-0.35，经过280℃低温时效后，以2和8主轴颈为支撑点，检测其他主轴颈的径向跳动还是0.25-0.35满足以2和8主轴颈为支撑点径向跳动≤0.40工艺要求。
一种随动支撑架，包括底板，所述的底板上设置有9组支撑组件；所述的支撑组件包括底板、压板铰座、铰链压板、上支架、固定螺栓、螺栓支座、下支架，所述的压板铰座与螺栓支座均固定在所述的底板上，所述的铰链压板的一端与所述的铰链压板铰接，另一端通过固定螺栓与所述的螺栓支座相连，所述的上支架固定于所述的铰链上，所述的上支架上设置有2个轴承，所述的下支架固定于所述的底板上，所述的下支架上设置有2个轴承。所述的压板铰座的外侧设置有挡板，所述的挡板的截面呈弯折结构；所述的上支架呈弧形结构；所述的上支架上设置有若干的轴承支座，所述的轴承支座上下浮动随着曲轴旋转过程保持和曲轴的轴颈面接触。所述的上支架的轴承的数量与所述的下支架的轴承的数量相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大功率曲轴中频淬火的热处理变形控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)在每次机械加工后进行若干次高温人工时效热处理；
(2)先中频淬火8个连杆轴颈，再依次中频淬火9个主轴颈、KS锥面、输出端。
2.根据权利要求1所述的大功率曲轴中频淬火的热处理变形控制方法，其特征在于：所述的步骤(1)中的高温人工时效热处理步骤中曲轴的第5主轴颈的最大跳动值方向朝上，采用V型支架支撑第1主轴颈和第9主轴颈。
3.根据权利要求2所述的大功率曲轴中频淬火的热处理变形控制方法，其特征在于：所述的步骤(1)中的高温人工时效热处理步骤中采用随动支撑架对曲轴的9个主轴颈进行支撑。
4.根据权利要求1所述的大功率曲轴中频淬火的热处理变形控制方法，其特征在于：所述的步骤(1)中的高温人工时效热处理的次数为4次。
5.根据权利要求1所述的大功率曲轴中频淬火的热处理变形控制方法，其特征在于：在步骤(2)中的中频淬火8个连杆轴颈后进行低温回火，在低温回火过程中在曲轴第5主轴颈位置进行压力回火；在步骤(2)中的中频淬火8个连杆轴颈中曲轴的主轴颈的支撑点处于自由状态。
6.根据权利要求1所述的大功率曲轴中频淬火的热处理变形控制方法，其特征在于：在步骤(2)中的中频淬火9个主轴颈后进行低温回火；在步骤(2)中的中频淬火9个主轴颈时对曲轴的主轴颈支撑点进行压紧固定。
7.根据权利要求1所述的大功率曲轴中频淬火的热处理变形控制方法，其特征在于：所述的步骤(2)中的主轴颈的中频淬火电参数为：电压460-480V，加热时间18-19秒，装载压力5-10KP，旋转速度15转/分；所述的步骤(2)中的连杆轴颈中频淬火电参数为：电压580-600V，加热时间16-18秒，装载压力15-20KP，旋转速度15转/分。
8.一种随动支撑架，其特征在于：包括底板，所述的底板上设置有若干的支撑组件；
所述的支撑组件包括压板铰座、铰链压板、上支架、固定螺栓、螺栓支座、下支架，所述的压板铰座与螺栓支座均固定在所述的底板上，所述的铰链压板的一端与所述的铰链压板铰接，另一端通过固定螺栓与所述的螺栓支座相连，所述的上支架固定于所述的铰链上，所述的上支架上设置有若干的轴承，所述的下支架固定于所述的底板上，所述的下支架上设置有若干的轴承。
9.根据权利要求8所述的随动支撑架，其特征在于：所述的压板铰座的外侧设置有挡板，所述的挡板的截面呈弯折结构；所述的上支架呈弧形结构；所述的上支架上设置有若干的轴承支座，所述的轴承支座上下浮动随着曲轴旋转过程保持和曲轴的轴颈面接触。
10.根据权利要求8所述的随动支撑架，其特征在于：所述的上支架的轴承的数量与所述的下支架的轴承的数量相同。
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