CN2396228Y - 等离子束硬化的内燃机曲轴 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种内燃机曲轴,其特征是曲轴轴径(1)的表面含有用常压等离子束处理后的0.01～1.50mm厚的硬化层(2)。这种曲轴的耐磨损寿命和抗疲劳寿命比未处理之前高,而且等离于束处理生产效率高、曲轴无变形、曲轴轴径表面光滑、生产成本低、无环境污染。
Description
本实用新型涉及一种内燃机用的曲轴，属于机械制造领域。
使用新材料和开发新的表面耐磨强化技术在提高内燃机寿命、可靠性、和减少污染、降低油耗等方面发挥着极为显著的作用。内燃机曲轴是内燃机的主要心脏部件之一，它在传递动力输出扭矩过程中，承受着特殊的摩擦磨损和剧烈的表面疲劳应力。
内燃机曲轴目前应用最多的材料是球墨铸铁、中碳铸钢或锻钢经铸造或锻造及车削、磨削、热处理而成。球墨铸铁由于具有良好的铸造与切削加工工艺性和减摩性以及价格低廉，在内燃机行业主要用于制造单缸机曲轴。目前所应用的曲轴热处理工艺有下列几种：1.整体正火；2.表面局部中频淬火；3.整体氮化。整体正火工艺的目的是简化热处理工艺，将曲轴整体强化与提高表面硬度热处理合二为一，但是耐磨性提高有限，并不是一种有效的方法，因而应用有限。表面局部中频淬火效率高，硬度及耐磨性提高较显著，除了设备投资较大外，直接处理成本不高，因而应用较为广泛，其表面淬硬层深度达到1mm，应该对提高曲轴的疲劳强度也会产生明显效果，但由于中频淬火线圈受淬火空间限制，不能使曲柄轴径过渡圆角处感应淬火硬化，不仅使该处耐磨性差，更主要的是此处所存在的软化组织在曲轴工作高频疲劳应力作用下，容易诱发微裂纹导致曲轴断裂。曲轴整体氮化表面硬度提高显著，耐磨效果相当好，但处理成本较高，无须氮化的部位也会同时氮化增厚，有时需二次加工，对多缸曲轴来说，更为严重的是已加工至最终尺寸和精度的曲轴在温度高达850℃以上的真空氮化炉内长时间保温，容易造成曲轴的变形超差而报废，进一步导致成本急剧增加。表面激光淬火是当前正在试验的一种曲柄轴表面淬火技术，但由于激光器体积和功率的限制，也存在很大的困难。
本实用新型的目的在于克服上述方法所生产的曲轴的不足，提出一种等离子束硬化的内燃机曲轴。
等离子束硬化全称是等离子束扫描表面快速淬火或熔凝硬化。该方法是利用在常压下产生的压缩电弧等离子束流快速扫描钢铁零件表面，使表面产生淬火组织或快速熔凝白口硬化组织。等离子束流的中心温度可达上万度，并可很方便地高效率地在常温常压下进行表面扫描操作，且表面硬化效果显著，因此是一种较为理想的钢铁表面硬化的方法。如果在等离子束流中加入或者在被处理材料表面上预涂所需渗入的元素，可获得表层显著的合金强化。由于这种处理工艺过程快，零件储热少，因而不会发生零件变形。
本实用新型的构造特征是在曲轴轴径的表层含有用常压等离子束处理后的0.01～1.50mm厚的硬化层。其加工方法是用氮气或氩气在等离子炬中电离放电产生的压缩电弧等离子束流，在曲轴轴径表面上从过渡圆角处至整个曲轴轴径表面依次密排扫描。
结合附图说明本实用新型的实施例。
图1是曲轴轴径处局部的剖视图。
图例说明：
(1)-曲轴轴径；(2)-表面硬化层。
根据以下加工方法，可在曲轴轴径(1)的表层获得两种不同的硬化层(2)。
1.用氮或氩(也可加少量其他气体如液化石油气等)的等离子束流在加工成型至最终尺寸后的曲轴轴径(1)的表面作螺旋状密排快速扫描，氮或氩的流量为每小时0.1～2立方米，等离子炬的输出功率为1～10千瓦，等离子炬喷嘴距曲轴径表面的距离为3～50mm，扫描线速度为0.5～20米/分钟，扫描带为密排螺旋状的淬火或表面微熔硬化带，即形成了淬火或熔凝硬化层(2)。扫描后经衍磨或抛光后安装使用。
2.在曲轴轴径表面涂一层含有碳、氮、硼、磷、硫、硅、稀土、钛、钒、铬、钨、铌等元素物质的涂料，然后用氮或氩(也可加少量其他气体如液化石油气等)的等离子束流在加工成型至最终尺寸后的曲轴轴径(1)的表面作螺旋状密排快速扫描，氮或氩的流量为每小时0.1～2立方米，等离子炬的输出功率为1～10千瓦，等离子炬喷嘴距曲轴径表面的距离为3～50mm，扫描线速度为0.5～20米/分钟，扫描带为密排螺旋状的多元共渗合金淬火硬化带，即形成了多元共渗合金硬化层(2)。扫描后可经衍磨或抛光，也可直接安装使用。
用上述方法处理的曲轴产生以下积极效果：
按照上述方法1处理后，曲轴轴径(1)的表面产生厚度为0.1～0.8mm、硬度值为HRC45～60的硬化层(2)，使曲轴的耐磨损寿命和抗疲劳寿命提高。
按照上述方法2处理后，曲轴轴径(1)的表面产生厚度为0.1～1mm、硬度值为HRC55～65的硬化层(2)，使曲轴的摩擦系数降低，耐磨损寿命和抗疲劳寿命明显提高。
与其他曲轴硬化方法相比较，本实用新型的优点为：曲轴轴径表面层的耐磨硬化效果和抗疲劳破坏效果明显，生产效率高，成本低，生产过程中无环境污染，曲轴无变形。
Claims (2)
1.一种等离子束硬化的内燃机曲轴，其特征在于曲轴轴径(1)的表层含有用常压等离子束处理后的0.01～1.50mm厚的硬化层(2)。
2.根据权利要求1所述的内燃机曲轴，其特征在于硬化层为常压等离子束淬火或熔凝硬化层，或者为常压等离子束多元共渗合金硬化层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 99217961 CN2396228Y (zh) | 1999-08-16 | 1999-08-16 | 等离子束硬化的内燃机曲轴 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 99217961 CN2396228Y (zh) | 1999-08-16 | 1999-08-16 | 等离子束硬化的内燃机曲轴 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2396228Y true CN2396228Y (zh) | 2000-09-13 |
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ID=34009284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN 99217961 Expired - Fee Related CN2396228Y (zh) | 1999-08-16 | 1999-08-16 | 等离子束硬化的内燃机曲轴 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2396228Y (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100411814C (zh) * | 2006-07-04 | 2008-08-20 | 南京航空航天大学 | 微合金钢曲轴轴颈与圆角磨削强化一体工艺 |
| CN105179453A (zh) * | 2015-07-16 | 2015-12-23 | 浙江瑞朗锻造有限公司 | 一种多连杆传动的曲轴部件 |
-
1999
- 1999-08-16 CN CN 99217961 patent/CN2396228Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100411814C (zh) * | 2006-07-04 | 2008-08-20 | 南京航空航天大学 | 微合金钢曲轴轴颈与圆角磨削强化一体工艺 |
| CN105179453A (zh) * | 2015-07-16 | 2015-12-23 | 浙江瑞朗锻造有限公司 | 一种多连杆传动的曲轴部件 |
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