（上海大眾動(dòng)力總成有限公司，上海201807）

小型鑄鐵曲軸整體感應(yīng)淬火強(qiáng)化工藝的應(yīng)用

朱正德

（上海大眾動(dòng)力總成有限公司，上海201807）

感應(yīng)淬火作為一種表面強(qiáng)化工藝雖很成熟，但迄今在小排量發(fā)動(dòng)機(jī)鑄鐵曲軸圓角強(qiáng)化處理中仍然是空白。出于全方位考慮，近年已有國(guó)內(nèi)企業(yè)成功地將這一工藝替代機(jī)械滾壓，用于強(qiáng)化工序。經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)整和優(yōu)化工藝參數(shù)，并排除了各種缺陷之后，確保了運(yùn)行的正常和產(chǎn)品的穩(wěn)定。為了驗(yàn)證這項(xiàng)新技術(shù)在生產(chǎn)中的可行性，著重介紹了如何通過(guò)對(duì)零件表面所形成的硬化層性狀的檢測(cè)來(lái)予以評(píng)價(jià)。

曲軸圓角強(qiáng)化感應(yīng)淬火機(jī)械滾壓硬化層

1 前言

曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的零件之一，在運(yùn)轉(zhuǎn)中承受周期性變化的載荷，這些載荷不僅數(shù)值較大，故較容易引起曲軸的扭轉(zhuǎn)和彎曲變形，甚至產(chǎn)生裂紋和斷裂[1]。軸頸圓角是曲軸加工中難度最大，同時(shí)也是曲軸最容易出現(xiàn)裂紋的位置，對(duì)圓角進(jìn)行強(qiáng)化處理，就是為了提高曲軸的疲勞強(qiáng)度[1]。感應(yīng)淬火作為一項(xiàng)經(jīng)典的熱處理工藝，用于曲軸的強(qiáng)化工序雖已很成熟，但迄今在小排量發(fā)動(dòng)機(jī)球墨鑄鐵曲軸的圓角強(qiáng)化領(lǐng)域仍然還是空白。依靠多年來(lái)的經(jīng)驗(yàn)積累，以及與專(zhuān)業(yè)設(shè)備供應(yīng)商之間的緊密配合，這一整體強(qiáng)化處理的空白已在上海大眾動(dòng)力總成公司被填補(bǔ)。

2 整體感應(yīng)淬火在小發(fā)動(dòng)機(jī)鑄鐵曲軸中的應(yīng)用

2.1 感應(yīng)淬火在鑄鐵曲軸圓角強(qiáng)化的應(yīng)用

事實(shí)上，對(duì)中、大功率發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸頸表面及圓角實(shí)施一次性、即整體感應(yīng)淬火強(qiáng)化處理已有成功經(jīng)驗(yàn)[2]。但是，對(duì)于以鑄鐵材質(zhì)為主、批量更大的小發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，其強(qiáng)化區(qū)域既包含軸頸面又包含左右兩側(cè)圓角的弧形區(qū)域（參見(jiàn)圖1右）,相比上述中、大功率發(fā)動(dòng)機(jī)的對(duì)應(yīng)部位，此時(shí)有待強(qiáng)化的圓角半徑R更小，很多情況下R僅為1.2 mm，從而大大增加了對(duì)它們進(jìn)行淬火加熱的難度。因?yàn)樵诓捎么慊鸸に嚂r(shí)，若沒(méi)有精巧的圓角淬火感應(yīng)器（淬火頭），及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目刂萍夹g(shù)，就很難有效地對(duì)圓角進(jìn)行可靠的強(qiáng)化處理。正因?yàn)槊鎸?duì)這樣的難題，如圖1左所示的“軸頸面淬火+圓角滾壓”的表面強(qiáng)化處理方式，依然是此時(shí)采用的主流工藝[3]。

圖1 軸頸淬火+圓角滾壓和一次性淬火

在探索和實(shí)踐中還認(rèn)識(shí)到，為了使軸頸表面和圓角一次性感應(yīng)淬火技術(shù)（參見(jiàn)圖1右）真正能滿足批量生產(chǎn)的需要，還必須要解決諸多技術(shù)問(wèn)題，如：（1）具體的工藝參數(shù)，包括淬火頻率、加熱時(shí)間、能量（主要為電壓），以及所有淬火頭的角度和與之相對(duì)應(yīng)工件表面的間隙量等，藉此來(lái)提高淬火強(qiáng)化后零件狀態(tài)的穩(wěn)定性；（2）通過(guò)對(duì)由設(shè)備供應(yīng)商所配的圓角淬火頭、即專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的感應(yīng)器各部分功能、作用的剖析，再結(jié)合相關(guān)的試驗(yàn)，對(duì)感應(yīng)淬火頭的硬件進(jìn)行了一系列的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，最終達(dá)到既節(jié)能、且結(jié)構(gòu)優(yōu)化，又有利于提高曲軸中最薄弱部位（最危險(xiǎn)的部位就是從連桿頸的下止點(diǎn)到主軸頸的上止點(diǎn)這一最小截面）的強(qiáng)度；（3）在進(jìn)行試驗(yàn)過(guò)程中，曾很多次發(fā)現(xiàn)形態(tài)不一的淬火裂紋，這顯然是十分危險(xiǎn)的一種情況，而只有準(zhǔn)確地找出其發(fā)生的根源，才能杜絕此類(lèi)隱患的發(fā)生。對(duì)以上情況中的前二項(xiàng)，體現(xiàn)了在推行這一新工藝中的經(jīng)驗(yàn)積累，主要由企業(yè)的工藝規(guī)劃和生產(chǎn)制造等部門(mén)牽頭完成，在本文中將不涉及這部分內(nèi)容，另有專(zhuān)文[4]介紹。

2005年建立的上海大眾動(dòng)力總成公司，在短短的七、八年間已從一期擴(kuò)展到三期（相當(dāng)于由1個(gè)分廠發(fā)展為3個(gè)），曲軸生產(chǎn)線也由建成時(shí)的1條增至6條。自2013年起，發(fā)動(dòng)機(jī)也與德國(guó)大眾同步地從EA111升級(jí)為EA211，品種增至5種。在產(chǎn)品處于行業(yè)領(lǐng)先的同時(shí)，相應(yīng)的制造技術(shù)也在國(guó)內(nèi)外業(yè)界位于前列。鑒于企業(yè)在制訂生產(chǎn)工藝時(shí)十分強(qiáng)調(diào)尊重綠色制造原則，以及更好地為產(chǎn)品的輕量化服務(wù)的宗旨。企業(yè)決定在曲軸生產(chǎn)線推行“一次性感應(yīng)淬火”的強(qiáng)化工藝，并最終需覆蓋所有的生產(chǎn)線。這不僅適用于采用球墨鑄鐵曲軸的自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，同樣也適用于采用鍛鋼曲軸的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。

2.2 感應(yīng)淬火曲軸表面出現(xiàn)裂紋的原因追溯

在2012年前后的試（小批）生產(chǎn)期間，在采用這種曲軸表面強(qiáng)化處理技術(shù)時(shí)，通過(guò)熒光磁粉探傷，曾多次發(fā)現(xiàn)在零件表面出現(xiàn)形態(tài)不一的裂紋。為此，通過(guò)成因追溯，并據(jù)此進(jìn)一步對(duì)淬火工藝等方面進(jìn)行有針對(duì)性的改進(jìn)，取得了較好的效果。首先，所出現(xiàn)的裂紋可分為兩類(lèi)：

（1）淬火裂紋，指的是在施行新的熱處理強(qiáng)化工藝后，在圓角（圖2a）及兩側(cè)止推面所出現(xiàn)的裂紋(圖2b）。

圖2 出現(xiàn)在圓角淬火強(qiáng)化區(qū)域的裂紋示例

（2）出現(xiàn)在主軸頸和連桿軸頸工作面上的有關(guān)部位的裂紋，如油孔附近的細(xì)微裂紋等，參見(jiàn)圖3。

圖3 軸頸表面油孔附近出現(xiàn)的裂紋

對(duì)圖2a和2b中產(chǎn)生淬火裂紋的分析表明，淬火過(guò)程中的能量過(guò)大是重要原因。球墨鑄鐵曲軸在淬火之后，在短時(shí)間內(nèi)曲軸獲得大量熱量，在其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，由于鑄鐵材料本身強(qiáng)度有限，故而就有產(chǎn)生裂紋的趨勢(shì)。因此可以采取降低電壓來(lái)減少施加能量的方法，再輔以淬火延時(shí)，以減小微觀裂紋產(chǎn)生的機(jī)率。經(jīng)反復(fù)調(diào)整、試驗(yàn)，才確定了較合適的淬火電壓。而止推面上出現(xiàn)的裂紋也表明，還可以通過(guò)對(duì)相關(guān)部位結(jié)構(gòu)的優(yōu)化來(lái)改善。另一方面，當(dāng)分析軸頸表面油孔附近產(chǎn)生裂紋的原因時(shí)，則追溯到了毛坯自身存在的問(wèn)題。小排量發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸材質(zhì)大多數(shù)采用球墨鑄鐵，80%左右。雖然球墨鑄鐵曲軸有不少優(yōu)點(diǎn)，但相比鍛鋼毛坯還存在著不少缺點(diǎn)。鍛鋼的淬透性明顯好于球鐵，而且材料本身強(qiáng)度足夠高，故抵制裂紋趨勢(shì)的能力遠(yuǎn)強(qiáng)于后者。二者的組織更是有很大的不同，球墨鑄鐵受鑄造成形的影響很大[5]。經(jīng)調(diào)研、分析后可以確認(rèn)，出現(xiàn)包括疏松、夾雜物、縮孔、球化不良等缺陷的主要原因是采取殼型鑄造方式，在模具沒(méi)有完全冷卻時(shí)直接進(jìn)行澆鑄，導(dǎo)致疏松等缺陷的發(fā)生。之后，通過(guò)對(duì)毛坯質(zhì)量的改進(jìn)，以及優(yōu)化了淬火液的濃度及溫度等，進(jìn)一步改善了零件的制造質(zhì)量、大大地降低了裂紋等缺陷。

3 表面強(qiáng)化處理零件的質(zhì)量監(jiān)控

3.1 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定及其應(yīng)用

為了適應(yīng)現(xiàn)代汽車(chē)制造業(yè)批量生產(chǎn)方式的需要，就必須以專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的形式，確立規(guī)范的技術(shù)指標(biāo)和檢測(cè)方法。這樣就可在統(tǒng)一的基礎(chǔ)上，對(duì)那些重要零件表面，在經(jīng)感應(yīng)淬火、滲碳等熱處理工藝，以及噴丸、滾壓等強(qiáng)化處理后，以做出較為客觀的評(píng)價(jià)。

對(duì)于表面硬化處理技術(shù)，企業(yè)現(xiàn)今遵循的標(biāo)準(zhǔn)大致有兩類(lèi)：（1）適用于所有經(jīng)表面硬化處理的零件通用標(biāo)準(zhǔn)；（2）針對(duì)某些具體零件，如曲軸、齒輪等而制訂的專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。前者一般由國(guó)家或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）等機(jī)構(gòu)提出，并相互借鑒、融合。如國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織于2002年推出的ISO 2639-2002《鋼件滲碳淬火硬化層深度的測(cè)定和校核》，就是參照了英國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)BS 6479:1984后制訂的。我國(guó)在2005年發(fā)布的國(guó)標(biāo)GB/T 9450-2005是在ISO 2639-2002的基礎(chǔ)上形成的，而稍后出現(xiàn)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 9204-2008《鋼件感應(yīng)淬火金相檢驗(yàn)》其實(shí)是國(guó)標(biāo)GB/T 9450內(nèi)容的延伸。相比之下，后者中的那些針對(duì)性更強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在國(guó)外基本上都是由一些大的企業(yè)集團(tuán)，如德國(guó)大眾、法國(guó)雪鐵龍、美國(guó)通用等公司所制訂，且推出時(shí)間較前者晚。如大眾汽車(chē)的PV 1069-2013就是一個(gè)關(guān)于球墨鑄鐵曲軸經(jīng)感應(yīng)淬火后，對(duì)表面硬化層進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)的專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但在國(guó)內(nèi)，仍然是以國(guó)標(biāo)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的形式出現(xiàn)，如GB/T 23339-2009“內(nèi)燃機(jī)曲軸技術(shù)條件”。上述情況充分說(shuō)明了自本世紀(jì)初以來(lái)，隨著對(duì)汽車(chē)產(chǎn)品不斷提升的安全性、節(jié)能、減排的需求，對(duì)該問(wèn)題重視程度的持續(xù)提高。

一般情況下，國(guó)內(nèi)大多數(shù)有外資背景的汽車(chē)主機(jī)廠或總成廠，都是執(zhí)行其母公司的相應(yīng)規(guī)定，并要求其配套件供貨廠商也必須遵照這些標(biāo)準(zhǔn)。而大部分國(guó)企和民企的主機(jī)廠、動(dòng)力總成廠，則往往都是選用相應(yīng)的國(guó)標(biāo)，再結(jié)合自身的實(shí)際情況，然后制定出有針對(duì)性的檢測(cè)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)，作為動(dòng)力總成生產(chǎn)及監(jiān)控關(guān)鍵零件質(zhì)量的重要依據(jù)。不過(guò)，當(dāng)他們?cè)诔袚?dān)一些外資企業(yè)的配套任務(wù)時(shí)，就如前所述的必須入鄉(xiāng)隨俗了。至于國(guó)內(nèi)還有相當(dāng)數(shù)量的專(zhuān)業(yè)零部件廠，則取決于它們所配套的主機(jī)廠或總成廠所提出的要求了。

3.2 關(guān)鍵零件表面強(qiáng)化質(zhì)量的評(píng)定

圖4給出了發(fā)動(dòng)機(jī)中曲軸以及變速器中齒輪等重要零件，在經(jīng)過(guò)表面強(qiáng)化處理后，對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定的步驟和主要內(nèi)容，而曲軸只是發(fā)動(dòng)機(jī)眾多關(guān)鍵零件中的一種。

圖4 工件表面強(qiáng)化處理質(zhì)量的評(píng)價(jià)

在此需說(shuō)明的是，對(duì)上述工藝過(guò)程的監(jiān)測(cè)，本質(zhì)上屬于對(duì)零件制造質(zhì)量的一種評(píng)價(jià)。而圖4中的第一項(xiàng)“化學(xué)成分”卻取決于毛坯，因此這一指標(biāo)雖然很重要，對(duì)表面強(qiáng)化處理的結(jié)果會(huì)有直接影響，但不是本文敘述的重點(diǎn)。至于其評(píng)定時(shí)的依據(jù)，國(guó)內(nèi)外均有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)予以明確規(guī)定，如德國(guó)大眾汽車(chē)的TL 124-2010就是一個(gè)主要針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和軸承蓋等零件所用的球墨鑄鐵的標(biāo)準(zhǔn)。材料成分的分析、測(cè)試比較單一，生產(chǎn)廠也可借助公用實(shí)驗(yàn)室或毛坯供貨廠商的相應(yīng)測(cè)試手段。而工藝驗(yàn)證指的是，企業(yè)對(duì)一項(xiàng)新工藝或制造技術(shù)在批量生產(chǎn)條件下的可行性進(jìn)行的確認(rèn)。就上述新的曲軸強(qiáng)化處理工藝而言，企業(yè)的職能部門(mén)將主要通過(guò)對(duì)于經(jīng)強(qiáng)化處理后，在工件表面形成的硬化層的性狀，包括硬化層深度、硬度分布和金相組織等的測(cè)試，以及對(duì)結(jié)果的分析來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。雖然，客觀地說(shuō)另二種形態(tài)進(jìn)行橫向比對(duì)試驗(yàn)、再通過(guò)對(duì)獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，使最終獲得的驗(yàn)證結(jié)論更具有說(shuō)服力。

4 感應(yīng)淬火后表面硬化層性狀的測(cè)試

4.1 執(zhí)行專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有效提高工件抗失效能力

如前所述，與國(guó)標(biāo)GB/T 9450-2005這樣的通用標(biāo)準(zhǔn)相平行的、那些主要由歐美一些大企業(yè)集團(tuán)推出的專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用也相當(dāng)普遍，影響也很大。與前者相比，專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)由于針對(duì)性更強(qiáng)，故其內(nèi)容表述就更詳細(xì)和具體，雖然這對(duì)實(shí)際操作人員提出了更高的要求和更大的工作量，但與此同時(shí)也提升了評(píng)定的價(jià)值，特別是由此將能有效地提高工件的抗失效能力。按大眾汽車(chē)規(guī)定，務(wù)必參照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、即按照PV 1069-2013“感應(yīng)淬火的球墨鑄鐵曲軸表面硬化層的相關(guān)試驗(yàn)”專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)曲軸進(jìn)行全面的檢測(cè)。圖5給出了被測(cè)試工件的受檢部位，由此可見(jiàn)其具有的全面、細(xì)致、科學(xué)的特點(diǎn)：如覆蓋了工件的所有區(qū)域，除了連桿軸頸、主軸頸這最重要的兩個(gè)部分外，包括軸端和和法蘭也被監(jiān)控；還根據(jù)受力特點(diǎn)，分別對(duì)軸頸上、下兩個(gè)方位（即圖中的上和下）進(jìn)行監(jiān)測(cè)；至于圓角，還強(qiáng)調(diào)了務(wù)必測(cè)出對(duì)應(yīng)（主軸頸或連桿頸）的左右兩處，參見(jiàn)圖6。圖中，左下和右上的圓圈處即為需對(duì)軸頸圓角進(jìn)行檢測(cè)。

圖5 被測(cè)試曲軸的受檢部位示意圖

圖6 需要測(cè)試的圓角位置

表1是對(duì)試樣“（LT3.1）EA211 1.6l MPI”進(jìn)行表面硬化層深度測(cè)試后的部分結(jié)果。從中可見(jiàn)，對(duì)于這一大類(lèi)的球墨鑄鐵曲軸，硬化層的深度均要求控制在1.8～5.2 mm之間，其中第2檔連桿軸頸下止點(diǎn)位置硬度層深度不合格，僅為1.7 mm。而硬化層深度的確定則是按自表面以下一定距離開(kāi)始，垂直于表面隔一定深度就利用顯微硬度測(cè)出一個(gè)維氏顯微硬度，至硬度值為某一定值時(shí)，該位置距表面的距離即為硬化層深度。該定義與GB/T 9450-2005的表述是一致的，只是通用標(biāo)準(zhǔn)中邊界規(guī)定值為450 HV，而在這里規(guī)定值為325 HV。至于打硬度時(shí)的間隔和逐點(diǎn)測(cè)試硬度時(shí)的負(fù)載由企業(yè)自定。

表1 曲軸表面硬化層深度的測(cè)試結(jié)果

圖7 硬度梯度曲線

4.2 強(qiáng)化處理后曲軸表面硬化層的測(cè)量

圖7是在硬化層深度范圍內(nèi)逐點(diǎn)測(cè)試而繪制出來(lái)的硬度梯度曲線，縱坐標(biāo)是硬度，橫坐標(biāo)為深度。在曲線繪制完成后，根據(jù)前者即可確定后者，并對(duì)硬化層深度合格與否做出判斷，此處所選的圓角位置的實(shí)測(cè)值為1.7 mm，與合格線下限很接近。另外，對(duì)應(yīng)的金相組織的評(píng)定也相當(dāng)完善，除了需在報(bào)告中有如表1那樣的說(shuō)明外，均要求附有各個(gè)被檢位置的金相圖。表2列出了本次試驗(yàn)主角、即經(jīng)過(guò)感應(yīng)淬火強(qiáng)化處理后的三種來(lái)自于不同曲軸生產(chǎn)線的相同類(lèi)型的球墨鑄鐵曲軸，分別對(duì)其表面硬化層金相組織進(jìn)行了測(cè)試。

這里將以表2中“（LT3.1）EA211 1.6l MPI”曲軸為例，圖8為該曲軸的金相組織照片。圖中左圖是未進(jìn)行腐蝕時(shí)的金相試驗(yàn)結(jié)果，反映了試樣在常態(tài)下的組織形態(tài)，尤其是石墨球化的情況，顯然是很不錯(cuò)的；而中間圖和右圖，則是用濃度為3%的硝酸對(duì)試樣腐蝕后產(chǎn)生的金相組織顯微圖，分別表示了淬火區(qū)域、非淬火區(qū)域，均符合設(shè)計(jì)要求。

圖8 對(duì)應(yīng)的試樣的金相組織圖的示例

對(duì)表1和表2中的測(cè)試結(jié)果予以歸納，可以清楚地看出，本次以工藝驗(yàn)證為目的的試驗(yàn)主體，即本企業(yè)在生產(chǎn)中占產(chǎn)量80%左右的球墨鑄鐵曲軸，在采用了體式感應(yīng)淬火的強(qiáng)化工藝后，其表面經(jīng)過(guò)強(qiáng)化處理后的質(zhì)量是可以保證的。實(shí)際上，通過(guò)表面硬化層性狀測(cè)試的結(jié)果已經(jīng)充分表明，無(wú)論是過(guò)去三年多來(lái)的幾十份曲軸表面的硬化層檢測(cè)報(bào)告，還是近期為了獲取最新的狀態(tài)而專(zhuān)門(mén)進(jìn)行試驗(yàn)的數(shù)據(jù)、結(jié)果，都顯示出即使只是實(shí)測(cè)值相對(duì)稍微差些、處在下限附近的樣本數(shù)，事實(shí)上所占的比例也很小。

表2 三種曲軸感應(yīng)淬火后硬化層的金相測(cè)試結(jié)果

另外需要說(shuō)明是，在本文的第3.2小節(jié)中曾提到，在重要零件表面強(qiáng)化質(zhì)量的評(píng)定內(nèi)容中，應(yīng)包括強(qiáng)化區(qū)域殘余應(yīng)力的測(cè)試。國(guó)內(nèi)外的一些專(zhuān)業(yè)人士也指出，“曲軸在采用感應(yīng)淬火或機(jī)械滾壓等強(qiáng)化處理后，硬化層厚度和殘余應(yīng)力等即為主要的評(píng)價(jià)指標(biāo)”[6]。而事實(shí)上，近年來(lái)，這在汽車(chē)變速器齒輪這一類(lèi)關(guān)鍵零件的質(zhì)量監(jiān)測(cè)中也確已體現(xiàn)出來(lái)，有的還被列為批量生產(chǎn)中受控的技術(shù)指標(biāo)。如國(guó)內(nèi)一家外資主機(jī)廠就明確規(guī)定，變速器主動(dòng)齒輪在齒根處的殘余壓應(yīng)力應(yīng)在800 MPa以上，從動(dòng)齒輪應(yīng)為400 MPa以上。相比之下，曲軸雖是發(fā)動(dòng)機(jī)中的關(guān)鍵零件，但其情況有很大不同，由于測(cè)試難度較齒輪大得多（特別是在圓角部位），加上即使是德國(guó)大眾這樣的大企業(yè)，迄今也并未給出相應(yīng)的殘余應(yīng)力的監(jiān)控值。所以就是主流生產(chǎn)廠也只是在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段（至多在相關(guān)零件的認(rèn)可期間）進(jìn)行殘余壓應(yīng)力場(chǎng)的分析。與曲軸表面硬化層的情況完全不同，企業(yè)基本上不會(huì)將殘余應(yīng)力這項(xiàng)工作與批量生產(chǎn)中的質(zhì)量監(jiān)控掛鉤。

5 結(jié)論

眾所周知，發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)的心臟，曲軸又是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件。因此，確保其有足夠疲勞強(qiáng)度的強(qiáng)化工藝的重要性是不言而喻的。而為了簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低制造成本，文中介紹了通過(guò)對(duì)經(jīng)過(guò)一次性感應(yīng)淬火所形成的表面硬化層的性狀測(cè)試，以驗(yàn)證實(shí)施這一新的強(qiáng)化工藝的效果和可行性。二者均為眾多的同類(lèi)企業(yè)提供了一個(gè)可以借鑒、參考的成功案例。

[1]馮美斌等.發(fā)動(dòng)機(jī)球鐵曲軸扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度的試驗(yàn)研究[J].汽車(chē)工藝與材料：2003（7）：12-14.

[2]喬梁.柴油機(jī)曲軸強(qiáng)化方法及中頻圓角感應(yīng)淬火工藝[J].柴油機(jī)設(shè)計(jì)與制造，1999（2）：57-62.

[3]何軍等.滾壓工藝在曲軸生產(chǎn)中的問(wèn)題解決實(shí)例[J].裝備制造技術(shù)，2013（11）：145-148.

[4]李偉.曲軸淬火感應(yīng)器及其節(jié)能優(yōu)化[J].柴油機(jī)設(shè)計(jì)與制造，2016（4）.

[5]金善勤等.汽車(chē)材料及熱加工工藝[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，1998.

[6]趙紅兵等.曲軸圓角滾壓殘余應(yīng)力的分布研究[J].小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車(chē)，2012（4）：33-36.

Application of Induction Hardening Process for Full-scale Small Castiron Crankshafts

Zhu Zhengde
（Shanghai Volkswagen Powertrain Co.,Ltd.,Shanghai 201807,China）

Despite a proven t echnique,induction hardening has never been widely used for strengthening castiron crankshaft fillets of small engines.However,a recent trial on using it to replace mechanical rolling has proved to be a success:crankshaft fillets being surface-treated through this technique,coupled with proper adjustments,optimized technical parameters and elimination of other defects,can meet required normal functions and product stability.This Paper focuses on how to evaluate the process by testing hardened layer properties of crankshaft fillets.

crankshaft,fillet strengthening,induction hardening,mechanical rolling, hardened layer

10.3969/j.issn.1671-0614.2017.01.010

來(lái)稿日期：2016-06-05

朱正德（1945-），男，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)橛?jì)量與檢測(cè)。