一种大型柴油发动机曲轴表面中频感应淬火方法技术

本发明专利技术公开一种大型柴油发动机曲轴表面中频感应淬火方法，包括：1）组装曲轴支撑淬火装置；2）放置曲轴；3）开始淬火工艺。本发明专利技术通过采用浮动卡盘驱动曲轴旋转、同时松开尾端顶尖的淬火夹持方式，根据曲轴变形规律及淬火后的应力分布，确定了每个轴颈的淬火先后顺序，可以有效的控制中频感应淬火后曲轴存在跳动变化大及长度变化无规律的问题。化大及长度变化无规律的问题。化大及长度变化无规律的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种大型柴油发动机曲轴表面中频感应淬火方法


[0001]本专利技术属于大型曲轴加工及表面感应淬火强化
，具体涉及了一种大型柴油发动机曲轴表面中频感应淬火方法。

技术介绍

[0002]曲轴是发动机的核心部件，在发动机内工作过程中往往是高速旋转状态，轴颈表面易磨损，且受到弯扭复合力矩作用，易导致曲轴疲劳失效，为提高曲轴疲劳寿命，目前曲轴行业主要采用轴颈+圆角表面淬火工艺或轴颈淬火+圆角滚压工艺进行强化。而大型高速机曲轴对疲劳寿命要求非常高，一般采用轴颈+圆角表面淬火工艺。由于表面淬火为局部淬火工艺，热处理工艺为淬火+低温回火，最终感应淬火硬化层为回火马氏体组织，往往会在淬火层产生较大的内应力，而由于曲轴圆角处的结构设计特点，各个方向曲柄尺寸不一致，淬火加热及回火后变形及残余应力状态均不一致，导致曲轴跳动及长度变化。而淬火深度越大，变形及残余应力就越大，淬火过程跳动及长度尺寸越不可控。
[0003]现有技术在曲轴中频感应淬火过程中均是采用固定式工装夹持曲轴，淬火加热及冷却过程受到工装的束缚作用。头架驱动卡盘均是采用固定式卡盘无法跟随曲轴进行摆动，尾座顶尖在淬火全过程中均是完全顶紧，曲轴在轴向无法变形伸长导致曲轴淬火后发生挠曲变形，跳动变大无法加工。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术圆角淬火工艺中存在的不足，提供一种大型柴油发动机曲轴表面中频感应淬火方法。本专利技术通过采用浮动卡盘驱动曲轴旋转、同时松开尾端顶尖的淬火夹持方式，根据曲轴变形规律及淬火后的应力分布，确定了每个轴颈的淬火先后顺序，可以有效的控制中频感应淬火后曲轴存在跳动变化大及长度变化无规律的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种大型柴油发动机曲轴表面中频感应淬火方法，包括：
[0007]1)组装曲轴支撑淬火装置；
[0008]所述曲轴支撑淬火装置包括机床导轨、头架、浮动卡盘、卡爪、支撑滚轮、升降支撑架、淬火小车、感应加热装置、顶尖和尾座；所述的头架和尾座分别安装在机床导轨的两侧；所述的浮动卡盘的一端安装在头架的内侧，另一端安装卡爪；所述的升降支撑架安装在头架和尾座之间的机床导轨上；所述的支撑滚轮安装在升降支撑架的顶部；所述的淬火小车安装在机床导轨的一侧；所述的感应加热装置安装在淬火小车上；所述的顶尖安装在尾座的内侧；所述的浮动卡盘通过电机驱动旋转；
[0009]2)放置曲轴；
[0010]将曲轴放置在支撑滚轮上，调整升降支撑架的高度，曲轴的一端使用卡爪夹持，另一端使用顶尖顶住；
[0011]3)开始淬火工艺；
[0012]在装夹好曲轴后，将尾座上的顶尖松开，使用感应加热装置按以下淬火顺序要求逐一对曲轴的各个轴颈进行加热淬火；
[0013]不同类型的曲轴的淬火顺序限定为：
[0014]①
6拐12V曲轴淬火顺序为：
[0015]主7
→
主1
→
主6
→
主2
→
主5
→
主3
→
主4
→
连3
→
连4
→
连5
→
连2
→
连6
→
连1；
[0016]②
8拐16V曲轴淬火顺序为：
[0017]主9
→
主1
→
主8
→
主2
→
主7
→
主3
→
主6
→
主4
→
主5
→
连4
→
连5
→
连3
→
连6
→
连2
→
连7
→
连1
→
连8；
[0018]③
10拐20V曲轴淬火顺序为：
[0019]主11
→
主1
→
主10
→
主2
→
主9
→
主3
→
主8
→
主4
→
主7
→
主5
→
主6
→
连1
→
连10
→
连5
→
连6
→
连4
→
连7
→
连2
→
连9
→
连3
→
连8；
[0020]淬火工艺参数的控制变形应力：连杆颈高低功率控制，变化角度为80度、连杆颈顶步采用低功率，连杆颈内侧高功率。
[0021]本专利技术进一步说明，所述的升降支撑架至少设有4个，并且确保曲轴在淬火过程中，曲轴两端至少设有一个升降支撑架。每一个升降支撑架的顶部均安装有两个支撑滚轮。
[0022]在大型曲轴淬火过程中曲轴发生变形、头架的浮动卡盘可跟随曲轴在圆周方向发生一定的摆动，尾座的顶尖在淬火加热冷却过程中始终保持与曲轴脱离不接触，以保证曲轴在轴向方向自由伸缩。在淬火过程中两端各用一个滚轮支撑架支撑曲轴，支撑滚轮在水平方向一定范围内自由滑动，从而确保曲轴淬火加热及冷却过程无论是周向还是轴向均具有一定的自由度，从而降低曲轴淬火过程的变形抗力、保持伸缩量的一致性，提高产品质量，降低跳动，减少后工序加工余量、提升生产效率。
[0023]本专利技术进一步说明，6拐12V曲轴功率设定如下表：
[0024][0025]本专利技术进一步说明，8拐16V曲轴功率设定如下表：
[0026][0027]本专利技术进一步说明，10拐20V曲轴功率设定如下表：
[0028]淬火部位主111～10连2～10主1主大头
功率(设定量)32502930/2830315032803250连杆变功率设定连1/P1连2/P2连3/P3连4/P4连5/P5连杆范围内功率28302830283028302930连杆范围外功率29302930293029302830起始变功率角190.000110.000260.00040.00040.000终止变功率角270.000190.000340.000120.000320.000连杆变功率设定连6/P6连7/P7连8/P8连9/P9连10/P10连杆范围内功率29302830283028302830连杆范围外功率28302930293029302930起始变功率角40.00040.000260.000110.000190.000终止变功率角320.000120.000340.000190.000270.000。
[0029]在本专利技术中，通过选用上述淬火顺序可以使曲轴各轴颈在淬火过程中的变形相互抵消，相邻的主轴颈及连杆颈之间，优先淬火的轴颈产生的淬火应力会受到后淬火的轴颈在加热过程中的热影响导致应力释放，同时在各轴颈淬火本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型柴油发动机曲轴表面中频感应淬火方法，其特征在于包括：1)组装曲轴支撑淬火装置；所述曲轴支撑淬火装置包括机床导轨(1)、头架(2)、浮动卡盘(3)、卡爪(4)、支撑滚轮(5)、升降支撑架(6)、淬火小车(7)、感应加热装置(8)、顶尖(9)和尾座(10)；所述的头架(2)和尾座(10)分别安装在机床导轨(1)的两侧；所述的浮动卡盘(3)的一端安装在头架(2)的内侧，另一端安装卡爪(4)；所述的升降支撑架(6)安装在头架(2)和尾座(10)之间的机床导轨(1)上；所述的支撑滚轮(5)安装在升降支撑架(6)的顶部；所述的淬火小车(7)安装在机床导轨(1)的一侧；所述的感应加热装置(8)安装在淬火小车(7)上；所述的顶尖(9)安装在尾座(10)的内侧；所述的浮动卡盘(3)通过电机驱动旋转；2)放置曲轴；将曲轴(11)放置在支撑滚轮(5)上，调整升降支撑架(6)的高度，曲轴(11)的一端使用卡爪(4)夹持，另一端使用顶尖(9)顶住以确保曲轴放置水平；3)开始淬火工艺；在装夹好曲轴(11)后，将尾座(10)上的顶尖(9)松开，使用感应加热装置按以下淬火顺序要求逐一对曲轴(11)的各个轴颈进行加热淬火；不同类型的曲轴的淬火顺序限定为：
①
6拐12V曲轴淬火顺序为：主7
→
主1
→
主6
→
主2
→
主5
→
主3
→
主4
→
连3
→
连4
→
连5
→
连2
→
连6
→
连1；
②
8拐16V曲轴淬火顺序为：主9
→
主1
→
主8
→
主2
→
主7
→
主3
→
主6
→
主4
→
主5
→
连4
→
连5
→
连3
→
连6
→
连2
→
连7
→
连1
→
连8；
③
10拐20V曲轴淬火顺序为：主11
→

【专利技术属性】
技术研发人员：郑奇峰，易丽群，黎锋，周雷，
申请(专利权)人：桂林福达阿尔芬大型曲轴有限公司，
类型：发明
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