CN102200166A - 球墨铸铁曲轴及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种球墨铸铁曲轴及制造方法，上述球墨铸铁曲轴应用于发动机领域，包括曲轴主轴颈，曲轴台肩，曲轴连杆颈，曲轴主轴颈和曲轴台肩的连接处设置第一过渡圆角，曲轴台肩和曲轴连杆颈的连接处设置第二过渡圆角，对第一过渡圆角和第二过渡圆角进行滚压，滚压压力为3MPa-3.5MPa，滚压时间为8s-12s。本发明的球墨铸铁曲轴，通过对制造过程的圆角滚压力优化和曲轴薄弱部位的结构改进，可提高球铁曲轴的疲劳强度，实现球铁曲轴的高可靠性、安全性。
Description
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及球墨铸铁曲轴。
背景技术
在我国球墨铸铁曲轴的应用中，在同等发动机功率和同等可靠性要求的条件下，现有的球墨铸铁曲轴还无法代替锻钢曲轴。国内球墨铸铁曲轴基本上用于低爆压、低功率的发动机上；而在高爆压、高功率的发动机，球墨曲轴还不能满足弯曲疲劳强度的要求，只能采用成本较高的锻钢曲轴。
在实现本发明的过程中，发明人发现目前的球墨铸铁曲轴抗疲劳强度差，不能满足高爆压、高功率发动机的要求。
发明内容
球墨铸铁曲轴，应用于发动机，包括曲轴主轴颈，曲轴台肩，曲轴连杆颈，曲轴主轴颈和曲轴台肩的连接处设置第一过渡圆角，曲轴台肩和曲轴连杆颈的连接处设置第二过渡圆角。在常规球墨铸铁滚压曲轴生产工艺中，对第一过渡圆角和第二过度圆角进行滚压的压力为2.8MPa，滚压时间为5s。采用上述工艺制造的曲轴，弯曲疲劳强度低，而在本发明中，采用了以下工艺
通过滚压强化工艺的参数的调整，主要参数滚压压力调整5-20％，即对第一过渡圆角和第二过渡圆角进行滚压，滚压压力为3MPa-3.5MPa，滚压时间为8s-12s。优选地，滚压压力为3.5MPa，滚压时间为10s。
本技术方案中，曲轴台肩的宽度为28mm-30mm。优选地，曲轴台肩的宽度为30mm。
本技术方案中，第二过渡圆角的半径为2.5mm。曲轴主轴颈采用中频淬火，非淬区为5mm。球墨铸铁曲轴的材质采用QT800-6球墨铸铁。
本发明还公开了一种球墨铸铁曲轴的制造方法，对第一过渡圆角和第二过渡圆角进行滚压，滚压压力为3MPa-3.5MPa，滚压时间为8s-12s。
优选地，本技术方案中，滚压压力为3.5MPa；滚压时间为10s。曲轴台肩的宽度为30mm，曲轴连杆颈的宽度设置为36mm。
本发明的球墨铸铁曲轴，通过对曲轴薄弱部位的结构改进和制造过程的圆角滚压力优化配合，可提高球铁曲轴的疲劳强度，实现球铁曲轴的高可靠性、安全性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明球墨铸铁曲轴的结构图。
图2为本发明球墨铸铁曲轴对应的连杆体-连接盖部件的结构图。
结合附图在其上标记以下附图标记：
1-曲轴台肩； 2-曲轴主轴颈； 3-曲轴连杆颈；
4-第一过渡圆角； 5-第二过渡圆角；
11-连杆体小头； 12-连杆体大头； 13-连杆盖。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。
产品实施例一：
本发明要解决的技术问题是在原球墨铸铁曲轴的基础上，寻求新的材质、结构尺寸及滚压强化工艺参数配合调整来提高球墨铸铁曲轴的疲劳弯矩值，从而达到或超过钢轴的水平。
本发明以QT800-6球墨铸铁制备的曲轴为例进行说明，其他材质制备的曲轴与此类似，不再进行详细描述。图1为本发明球墨铸铁曲轴的结构图。图2为本发明球墨铸铁曲轴对应的连杆体-连接盖部件的结构图。球墨铸铁曲轴，应用于发动机，包括曲轴主轴颈2，曲轴台肩1，曲轴连杆颈3，曲轴主轴颈2和曲轴台肩1的连接处设置第一过渡圆角4，曲轴台肩1和曲轴连杆颈3的连接处设置第二过渡圆角5。
1、优化滚压工艺
通过滚压强化工艺的参数的调整，对第一过渡圆角和4第二过渡圆角5进行滚压，主要参数滚压压力增加5-20％，增加滚压时间。其中滚压压力为3MPa-3.5MPa，滚压时间为8s-12s。尤其地，采用的滚压压力为3.5MPa，滚压时间为10s。对应的QT800-6曲轴的疲劳试验弯矩值提高20％左右。
2、结构改进
如图1和图2所示，在机体结构尺寸不做任何调整，同时也保证连杆轴瓦宽度不变、承压面积不变的情况下，缩小曲轴连杆颈3和连杆体大头12的宽度，以加大曲轴主轴颈2与曲轴连杆颈3间危险截面的厚度。
具体来讲，曲轴台肩1的厚度比常规加厚15％，增加两毫米，即从传统工艺中的28mm加厚至30mm；对应的曲轴连杆颈3的宽度缩减4mm，从传统工艺中的40mm为36mm。并且连杆体的连杆体大头12和连杆盖13两端的倒角宽度相应地由4mm改成2mm。同理，曲轴台肩1的宽度增加适当的尺寸，其他配套工件做相应调整也可达到相同效果。此外，本实施例中，第二过渡圆角5的半径为2.5mm。
3、后续工艺改进
曲轴主轴颈2采用中频淬火，非淬区为5mm。
申请人用上述方法生产的YC6108ZQB柴油机曲轴，曲轴弯曲疲劳强度在原基础上提高了20％，超过3700N.m，断裂循环次数达107次，远高于国内现有牌号的球墨铸铁曲轴和非调质锻钢曲轴，已接近国外最高水平的42CrMo调质锻钢曲轴。这种球墨铸铁件的生产较用钢料制作每公斤成本下降10元以上，以某6缸(重约100公斤)球铁曲轴生产为例，其生产成本较调质锻钢曲轴每根成本下降(按保守计算)1000元以上，突显出这种技术的优越性。本发明的球墨铸铁曲轴适用于各种高功率、高爆压的车用发动机，应用前景广阔。
方法实施例二：
本实施例提供了一种球墨铸铁曲轴的制造方法，如图1和图2所示，球墨铸铁曲轴包括曲轴主轴颈2，曲轴台肩1，曲轴连杆颈3，曲轴主轴颈2和曲轴台肩1的连接处设置第一过渡圆角4，曲轴台肩1和曲轴连杆颈3的连接处设置第二过渡圆角5，对第一过渡圆角4和第二过渡圆角5进行滚压，滚压压力为3MPa-3.5MPa，滚压时间为8s-12s。优选地，滚压压力为3.5MPa；滚压时间为10s。优选地，曲轴台肩1的宽度为30mm，曲轴连杆颈3的宽度设置为36mm。
使用本发明生产出的球墨铸铁曲轴，通过对滚压工艺、结构参数、淬火工艺的改进，可提高球铁曲轴的弯曲疲劳强度，补充其重叠系数低等设计缺陷，实现球铁曲轴的高可靠性、安全性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (11)
1.一种球墨铸铁曲轴，应用于发动机，其特征在于：包括曲轴主轴颈，曲轴台肩，曲轴连杆颈，曲轴主轴颈和曲轴台肩的连接处设置第一过渡圆角，曲轴台肩和曲轴连杆颈的连接处设置第二过渡圆角，对第一过渡圆角和第二过渡圆角进行滚压，滚压压力为3MPa-3.5MPa，滚压时间为8s-12s。
2.根据权利要求1所述的球墨铸铁曲轴，其特征在于，所述滚压压力为3.5MPa。
3.根据权利要求2所述的球墨铸铁曲轴，其特征在于，所述滚压时间为10s。
4.根据权利要求1所述的球墨铸铁曲轴，其特征在于，所述曲轴台肩的宽度为28mm-30mm。
5.根据权利要求4所述的球墨铸铁曲轴，其特征在于，所述曲轴台肩的宽度为30mm。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的球墨铸铁曲轴，其特征在于，所述第二过渡圆角的半径为2.5mm。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的球墨铸铁曲轴，其特征在于，所述曲轴主轴颈采用中频淬火，非淬区为5mm。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的球墨铸铁曲轴，其特征在于，材质采用QT800-6球墨铸铁。
9.一种球墨铸铁曲轴的制造方法，所述球墨铸铁曲轴应用于发动机，球墨铸铁曲轴包括曲轴主轴颈，曲轴台肩，曲轴连杆颈，曲轴主轴颈和曲轴台肩的连接处设置第一过渡圆角，曲轴台肩和曲轴连杆颈的连接处设置第二过渡圆角，其特征在于：对第一过渡圆角和第二过渡圆角进行滚压，滚压压力为3MPa-3.5MPa，滚压时间为8s-12s。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述滚压压力为3.5MPa；所述滚压时间为10s。
11.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述曲轴台肩的宽度设置为30mm。
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