大直徑曲軸自由鍛成形工藝探討.pdf

《大直徑曲軸自由鍛成形工藝探討.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、工程技術(shù)武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)2014年第4期大直徑曲軸自由鍛成形工藝探討王鏨輝(武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)車(chē)車(chē)輛工程系，湖北武漢430205)摘要曲軸是各種內(nèi)燃機(jī)中不可缺少的關(guān)鍵部件，它的壽命常常代表該內(nèi)燃機(jī)的使用壽命。單純從成形的角度考慮，用鑄造的方法生產(chǎn)曲軸毛坯是最容易不過(guò)的事情。但由于鑄造是一個(gè)金屬冶煉且在砂型中凝固的過(guò)程，難以避免會(huì)出現(xiàn)夾渣、氣空、白點(diǎn)等鑄造缺陷而無(wú)法滿(mǎn)足性能要求。工業(yè)上多采用各種壓力加工方法來(lái)生產(chǎn)曲軸毛坯。小型內(nèi)燃機(jī)上使用的尺寸和重量不大的曲軸一般采用模鍛來(lái)大批量生產(chǎn)，尺寸較大特別是

2、很大尺寸的曲軸就必需用其它的壓力加工方法了。這里僅對(duì)特大尺寸的曲軸的自由鍛成形工藝進(jìn)行～些探討。關(guān)鍵詞曲軸；柴油機(jī)；低速柴油機(jī)；自由鍛中圖分類(lèi)號(hào)TG24文獻(xiàn)標(biāo)志碼A文章編號(hào)1671～8100(2014)04～0045—03大，軸旋轉(zhuǎn)的速度越低，其傳遞的扭矩也越大。曲1大直徑曲軸的利弊軸是屬于以承受扭轉(zhuǎn)和彎曲組合變形(以扭轉(zhuǎn)為主)的構(gòu)件，所需傳遞的扭矩越大，則軸的直徑也1．1曲軸輸出功率與轉(zhuǎn)速的影響越大，材料消耗也越多，軸的壓力加工成形也越困圖1所示為一在有效圓周力F作用下作勻難。速圓周運(yùn)動(dòng)(如曲軸轉(zhuǎn)動(dòng))的物體

3、。設(shè)圓周力F1．2曲軸轉(zhuǎn)速大小的利弊到轉(zhuǎn)動(dòng)中心的半徑為R，則在dt時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圓曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度高可使軸所需傳遞的扭矩降低心角為de，則該圓周力在微時(shí)間段dt內(nèi)作的微功為從而使軸的直徑減小，但如此高的轉(zhuǎn)速并不能適dA—FdS=FRdO(1)應(yīng)多數(shù)動(dòng)力機(jī)械(如汽車(chē))的需要。為了適應(yīng)機(jī)械考慮到功率為功對(duì)時(shí)間的變化率，于是(1)式對(duì)牽引力變化的要求，一般機(jī)械上會(huì)設(shè)置復(fù)雜的可改寫(xiě)為變速系統(tǒng)，這些變速裝置的設(shè)置可使機(jī)械的操縱P=dA／dt—FRd0／dt(2)者根據(jù)外界條件變化而在不改變發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率注意到FR即為F對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)

4、中心的力矩M—的前提下通過(guò)改變速度來(lái)改變牽引力，這樣可以FR。于是(2)可化為使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力得到合理利用。但是，變速系統(tǒng)P=M∞或M—P／∞。(3)的設(shè)置也增加了機(jī)械的重量，機(jī)械結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，式(3)中M的單位為N·m，P的單位為N·變速系統(tǒng)還會(huì)消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分有用功。m／m，∞的單位為rad／s。曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度低到與外界阻力相符合時(shí)，可以省去變速系統(tǒng)，并可在一定條件下降低動(dòng)力系統(tǒng)的自重和簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。但是曲軸所需承受的扭矩會(huì)增加，曲軸的直徑將變大。圖1圓周力做功分析曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度低還會(huì)使其在相應(yīng)的工作年限由式(3

5、)可以很方便地看出，對(duì)于曲軸的旋轉(zhuǎn)內(nèi)曲周的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)大幅減少。根據(jù)應(yīng)力循環(huán)運(yùn)動(dòng)而言，傳遞的功率越大則該軸所受的扭矩越疲勞理論，將會(huì)使該軸的使用年限延長(zhǎng)或疲勞強(qiáng)收稿日期：2014—04—05作者簡(jiǎn)介：王望輝，女，碩士，副教授，主要研究方向：冷熱加工及成形技術(shù)。45武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)2014年第4期度增加。用技術(shù)條件驗(yàn)收；冒口端低倍試驗(yàn)按《CCB1008—曲軸以何種速度轉(zhuǎn)動(dòng)為佳，這不是一個(gè)答案2003》標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收，要求為一般疏松、中心疏松、方形唯一的選擇題，要依具體的使用條件而定，并且柴偏析和點(diǎn)狀偏析均≤3

6、．0級(jí)。油機(jī)有高速、中速和低速之分。(5)鍛后熱處理為正火+回火，然后在二端取低速增壓大馬力柴油機(jī)用于大噸位遠(yuǎn)洋船舶樣進(jìn)行相關(guān)力學(xué)性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果未經(jīng)船檢認(rèn)以經(jīng)濟(jì)速度運(yùn)行是再合理不過(guò)的事情，但是所對(duì)可前，不得去除二端的試料。鍛件整體需進(jìn)行超應(yīng)的大直徑曲軸的壓力加工成型也是一件令人頭聲波探傷以防裂紋等加熱或鍛造缺陷存在于鍛件痛的事情。中。2．2自由鍛主要工序2大直徑曲軸的自由鍛工藝要點(diǎn)第一火：(1)壓鉗把。在鋼錠的冒口端壓出鉗圖2所示為某曲軸的鍛件圖。因?yàn)槭亲杂慑懓岩怨┳杂慑懖倏v機(jī)械手或天車(chē)操作簡(jiǎn)把持該鍛成形

7、，曲拐連桿徑部分因工具所限而無(wú)法鍛出，主件。(2)將鋼錠倒去棱角并適量拔長(zhǎng)以便增加后軸徑部分的凹陷也難以鍛出，這些地方用余塊填續(xù)工序的鍛造比。(3)將鋼錠底部不好的組織錯(cuò)平以待后續(xù)機(jī)械加工切除。該曲軸使用材料為高移并切除。(4)為了避免在后續(xù)拔長(zhǎng)工序中將鋼級(jí)優(yōu)質(zhì)中碳鋼，有8個(gè)曲拐，分為四個(gè)方位，相鄰錠底部的不良組織壓入鍛件中或因失穩(wěn)而在鍛件方位的曲拐相隔9O。，如第1、8拐與2、7拐垂直。一端心部出現(xiàn)折裂紋。將坯料戴帽鐓粗至高度為輸出端(3麗,36or2,o0r970mm，直徑約1460mm。韞生第二火：拔長(zhǎng)

8、并分段。用普通平砧對(duì)尺寸鐓到位的坯料進(jìn)行拔長(zhǎng)操作，將其拔長(zhǎng)至圖3尺寸0：罱e導(dǎo)匿f蛀L—一_J”f倍萋的正八邊形截面，然后使用壓印工具將坯料分為圖中的七段。圖2曲軸鍛件圖2．1曲軸自由鍛相關(guān)計(jì)算及技術(shù)要求(1)根據(jù)鍛件圖2計(jì)算該鍛件重855Okg。考圖3對(duì)坯料壓痕分段慮4～5火鍛出，燒損金屬量約128okg。為保證第三火：根椐圖2的右向示圖(圖2中未畫(huà)鍛件組織的質(zhì)量，使用16oOOkg(T)鋼錠鍛造