汽車發(fā)動機曲軸材料的選擇及工藝設計-文庫吧
2025-12-15 08:07 本頁面
【正文】 氣體力、慣性力及其力矩的共同作用下工作，承受彎曲和扭轉交變載荷，受力大而且受力復雜，同吋，曲軸又是高速旋轉件。因此，軸頸表 面容易磨損，且軸頸與曲臂的過渡圓角處最為薄弱。除曲軸的材質，加工因素外，曲軸的工作條件（溫度、環(huán)境介質、負 荷特性）等都是影響曲軸服役的重要因素。 汽車發(fā)動機曲軸的性能要求 及技術要求 曲軸應有足夠的抗彎曲、抗扭轉的疲勞強度和剛度；軸頸應有足夠大的承壓表面和耐磨性；曲軸的質量應盡量小；對各軸頸的潤滑應該充分，需要合適的熱處理工藝，以保證其達到所要求的各項性能指標。 由于發(fā)動機曲軸的服役條件比較苛刻，這就給了曲軸材料較高的要求。曲軸材料需要有較高的強度、沖擊韌性、耐磨性。一般采用鍛造鋼和球 墨鑄鐵，鍛鋼需要進行熱處理采用調質，即淬火后高溫回火，使材料具有較高的綜合機械性能，軸徑表面再進行表面淬火，提高表面硬度及耐磨性。球墨鑄鐵曲軸采取等溫回火、中頻淬火、激光淬火等熱處理工藝。 為此，對曲軸提出以下技術要求： 硬度： 216～ 269HB 2 汽車發(fā)動機曲軸材料的選擇及分析 零件材料選擇的基本原則 (1) 材料的機械性 實踐中根據零件的失效分析 ，提出對零件的技術要求 ，然后從材料及其強化人手解決零件的失效問題 ，已成為材料強度科學研究的主要內容零件的失效除了與材料及熱處理有關外 , 還與服役條件有關 .各種零件的服役條件不同，其失效形式也不同 ，選擇材料應以此為依據 。 (2) 材料的工藝性能 3 金屬零件是由金屬材料經過若干加工工序而成 ，在選 擇材料時必須考慮各個加工工序對材料的要求。所藝性能中 ，不可忽視熱處理工藝性 。例如 ，在設計結構形狀復雜的零件時 ，應選用淬火變形小的鋼或選用油淬鋼而避免用水淬鋼 。 一般低碳鋼的壓力加工和切削性能均較好 ，因此在機械性能和淬透性能均能滿足設計要求時應盡量選用碳鋼 。 （ 3） 材料的經濟性 一般來說，碳鋼比合金鋼便宜 ，凡用碳鋼能解決問題的，就應選 用碳鋼 ，實在不行時才用合金鋼。即便使用合金鋼 。 也必須把市場可供性和節(jié)本增效作為零件選材的指導思想 。在滿足零件使用性能的前提下 ，應從實際出發(fā) ，做到材盡其用 ，發(fā)揮材料的潛力 ，以降低生產成本。 曲軸常用材料簡介 曲軸按材料分為球墨鑄鐵曲軸和鍛鋼曲軸兩種。新標準規(guī)定球墨鑄鐵曲軸材料力學性能不低于 QT7002 的牌號。即抗拉強度不低于 700 N/mm斷后伸長率不低于 2％。鍛鋼曲軸材料采用 4 40Cr、 40MnB、35CrMo 等牌號的鋼或采用力學性能不低于這些牌號的其它鋼材制造。新 、舊標準關于材料的上述規(guī)定不存在差異。 汽車發(fā)動機曲軸材料的選擇要根據不同車輛的使用具體情況，攢澤不同的性能材料。目前，我國的汽車曲軸分類大致分為家用轎車、載重車、重載車、重型載重車、大馬力柴油機。他們所使用的材料我們可以見圖 1，考慮其經濟性和加工工藝，結合最終將獲得的曲軸性能，確定我們所需要的材料，具體見圖 1. 汽車發(fā)動機曲軸一般采用 QT7002 、 QT8002 及 QT9002 等牌號的球墨 鑄鐵和 4 35CrMo、 40Cr、 40MnB、 42CrMo 等牌號的鍛鋼制造。下面我們結合不同車輛的曲軸選擇不同 的材料。比較他們的性能，選擇滿足我們工藝要求的材料。 常用曲軸材料及其熱處理工藝見表 1。 4 表 1 常用 曲軸 材料及其熱處理工藝 用途 材料 基本熱處理 表面處理 工藝 硬度 /HB 工藝 硬化層深 硬度 /HB 轎車 45 正火 170～ 228 感應淬火 2～ 55～ 66 50Mn 調質 217～ 277 氮碳共滲：570℃、180min、油冷 ≥500HV QT7002 正火 載重車 QT7002 正火 45 正火 163～ 169 感應淬火 、自回火 3～ 55～ 66 45 調質 207～ 241 感應淬火、自回火 ≥ 3 ≥ 55 重型載重車 45 正火 氮碳共滲 ～ ≥300HV QT9002 正火 +回火 280～ 321 35CrMo 調質 216～ 269 感應淬火 42CrMo 調質 感應淬火或滲氮 大馬力柴油機 QT7002 正火 35CrNi3Mo 調質 +穩(wěn)定化 滲氮 490℃、60h ≥ ≥600HV 35CrMo 調質 滲氮 490℃、40h ≥ ≥550HV 42CrMo 調質 感應淬火或滲氮 汽車發(fā)動機曲軸材料的確定 (1) 選材要求 : 首先，應滿足曲軸的力學性能，它取決與發(fā)動機設計的強度水平。其次，考慮曲軸的疲勞強度和耐磨性。（與材料本身的成分及熱處理后的性能有關）。 (2) 曲軸材料的要求根據 JB∕ T6727， 曲軸對材料的要求如下： ①鋼的含碳量要精選，含碳量的變化范圍應不大于 ％ (質量分數 )；鋼的含 S .P 量應不大于 ％（質量分數）。 5 ②鋼的非金屬夾雜物，脆性夾雜物，塑性夾雜物應不超過 GB10561 規(guī)定的 級。 ③鋼的淬透性應按 GB255 進行測定，其淬透性曲線應在所用的鋼號的淬透性范圍內。 不同材料所含主要成分的含量見表 2 表 2 不同材料所含主要成分的含量 鋼號 主要
環(huán)評公示相關推薦
鄂ICP備17016276號-1