专利名称：非调质钢发动机曲轴锻造后冷却方法
技术领域：
本发明属于非调质钢发动机曲轴锻造领域，涉及一种非调质钢发动机曲轴锻造后的冷却方法。
背景技术：
在进口发动机曲轴国产化进程中，为了获得进口曲轴标准中规定的曲轴毛坯表面的硬度，碳当量应控制在适当范围。为保证曲轴表面高频淬火后获得足够高的硬度，且淬硬区无铁素体存在，钢中必须保证足够高的碳含量，并在锻造工艺上采取措施，以防止毛坯表层出现大块铁素体。常规的锻后冷却方式有两种保温箱内缓冷和自然空冷。即将锻后高温曲轴毛坯经校正后放入保温箱内缓冷或者自然空冷，该方法使得曲轴锻件直线度偏差较大，即变形较大，不仅不能满足进口曲轴的标准要求，而且也增加了大量的校正及回火的工作量。
发明内容
本发明为了解决常规的锻后冷却方式使得曲轴锻件变形较大、不能满足进口曲轴的标准要求及校正及回火的工作量大的问题，提出一种非调质钢发动机曲轴锻造后的冷却方法，是采用单悬挂控制冷却的方法，即将切边、校正后的高温曲轴在单臂悬挂式控制冷却装置中进行冷却；所述的单臂悬挂式控制冷却装置包括自然空冷区和保温缓冷区；所述曲轴首先在自然空冷区内快速冷却至600℃左右时，进入保温缓冷区实现保温缓冷，至450℃-500℃时从装置中取出。
采用该方法不仅获得了细小的金相组织，消除了毛坯内部的残余应力，同时也消除了因曲轴各部位冷却速度不同而造成的硬度不均匀的现象，基本消除了变形不合格的问题，克服了常规锻后冷却方式曲轴锻件直线度偏差较大，不能满足进口曲轴的标准要求，而且加大校正及回火的工作量的问题；保证了进口发动机曲轴国产化的顺利进行及进口发动机整体国产化率的进程。
图1是本发明的单臂悬挂式控制冷却装置结构示意图。
具体实施例方式本发明的非调质钢发动机曲轴锻造后的冷却方法是采用单悬挂控制冷却的方法，将切边、校正后的高温曲轴在单臂悬挂式控制冷却装置中进行冷却。单臂悬挂式控制冷却装置包括自然空冷区和保温缓冷区；自然空冷区没有保温层，曲轴在此冷却的较快，相当于自然空冷；保温缓冷区有石棉板保温层，且可控制上盖扳的开启度调节箱内环境温度；切边、校正后的高温曲轴首先在自然空冷区内快速冷却，冷至600℃左右时，进入保温缓冷区实现保温缓冷。曲轴最终从装置中取出时的温度约为450℃-500℃。
如图1所示，单臂悬挂式制冷却装置由保温箱3和贯穿保温箱的导轨1构成，导轨1上设有曲轴悬挂机构2，悬挂机构2与导轨1滑动连接，一个悬挂机构2上悬挂一根曲轴4；保温箱3的上盖板开启度可调。保温箱3内形成保温缓冷区；保温箱3外部形成自然空冷区。
将碳含量在0.43％以上的总计七个炉号，共50t试验材料在120M的锻压机上制成发动机曲轴毛坯。始锻温度为1160℃-1250℃，切边后温度为1050℃-1100℃。曲轴毛坯经校正后分别采取保温箱内缓冷、单悬挂控制冷却和自然空冷三种方法进行冷却比较试验。其中保温箱内缓冷的方法，是采用一个外层蒙有石棉板保温层的保温箱，该保温箱内有曲轴悬挂装置，每个箱内最多可悬挂20根曲轴；曲轴入箱时的表面温度在940℃左右，箱内环境温度从放第三根曲轴起升至300℃以上，直至放最后一根曲轴，箱内温度一直控制在300℃-650℃之间。自然空冷的方法是将曲轴一根一根平躺在两根水平装置的导轨上自然冷却，待冷到400℃以下后，装箱吊离现场。
采取上述三种方法的试验结果见表1的三种冷却方式下获得的毛坯硬度及指定部位的机械强度对比数据统计表，及表2的三种冷却方式后曲轴变形情况的对比表表1三种冷却方式毛坯硬度及指定部位的机械强度对比
表2三种冷却方式后曲轴变形情况的对比表
从上表中不难看出，自然冷却和控制冷却条件下曲轴的强度和硬度均略高于箱内缓冷时的相应值，而其中控制冷却方式效果最佳，不仅获得了细小的金相组织，消除了毛坯内部的残余应力，同时也消除了因曲轴各部位冷却速度不同而造成的硬度不均匀的现象。
比较上述三种冷却方式下曲轴表层的金相组织发现在自然空冷或控制冷却条件下，曲轴表面组织中铁素体数量较少，铁素体网较细。这对改善曲轴的高频感应淬火性能是有好处的。基于这种考虑，曲轴毛坯锻后的冷却速度不宜太慢，但为了消除曲轴的内应力，减少曲轴加工过程中的变形，冷却速度又不宜过快，所以，较为合理的冷却方式应该是相变前快速冷却，以消除毛坯内部的残余应力，同时部分消除因曲轴各部位冷却速度不同而造成的硬度不均，使硬度均匀化。即采用本发明的悬挂吊装冷却方式生产非调质钢曲轴是比较合理的，而且采用该方法基本消除了变形不合格的问题。
利用本非调质钢发动机曲轴锻造冷却方式，在120M的锻压机上制成发动机曲轴毛坯，而后将曲轴毛坯经校正后采用单悬挂控制冷却的冷却方式，达到所需要的冷却效果；保证了进口发动机曲轴国产化的顺利进行，满足了工艺要求以及使用要求。同时加快了进口发动机整体国产化率的进程，获得较可观的经济效益。
权利要求
1.一种非调质钢发动机曲轴锻造后的冷却方法，即采用单悬挂控制冷却的方法，将切边、校正后的高温曲轴在单臂悬挂式控制冷却装置中进行冷却；所述的单臂悬挂式控制冷却装置包括自然空冷区和保温缓冷区；所述曲轴首先在自然空冷区内快速冷却至600℃左右时，进入保温缓冷区实现保温缓冷，至450℃-500℃时从装置中取出。
2.如权利要求1所述的非调质钢发动机曲轴锻造后的冷却方法，其特征在于所述单臂悬挂式控制冷却装置是内设有单臂悬挂机构的箱体。
3.如权利要求1所述的非调质钢发动机曲轴锻造后的冷却方法，其特征在于所述保温缓冷区的箱内环境温度通过控制上盖扳的开启度进行调节。
4.如权利要求1所述的非调质钢发动机曲轴锻造后的冷却方法，其特征在于所述单臂悬挂式制冷却装置由保温箱和贯穿所述保温箱的导轨构成，所述导轨上设有曲轴悬挂机构，所述悬挂机构与所述导轨滑动连接；所述保温箱的上盖板开启度可调。
5.如权利要求4所述的非调质钢发动机曲轴锻造后的冷却方法，其特征在于所述一个悬挂机构上悬挂一根曲轴。
全文摘要
本发明公开了一种非调质钢发动机曲轴锻造后的冷却方法，即采用单悬挂控制冷却的方法，将切边、校正后的高温曲轴在单臂悬挂式控制冷却装置中进行冷却；所述的单臂悬挂式控制冷却装置包括自然空冷区和保温缓冷区；所述曲轴首先在自然空冷区内快速冷却至600℃左右时，进入保温缓冷区实现保温缓冷，至450℃－500℃时从装置中取出。采用该方法消除了毛坯内部的残余应力及硬度不均匀的现象，基本消除了变形不合格的问题；保证了进口发动机曲轴国产化的顺利进行及进口发动机整体国产化率的进程。
文档编号C21D9/30GK1554781SQ20031011165
公开日2004年12月15日 申请日期2003年12月26日 优先权日2003年12月26日
发明者何光楚, 郭文芳, 冯继军 申请人:东风汽车有限公司