专利名称：处理曲轴的方法
技术领域：
本发明涉及一种处理活塞式发动机曲轴的方法。
背景技术：
在内燃机的连杆的大端轴承失效(或支承失效)造成热量增加，且继而 可能发生曲柄销材料的硬化。修理损坏的曲轴费用可能非常高且还耗费时间。 硬化层可通过重新机械加工曲柄销进行去除。但是，因为硬化层通常很厚， 且硬化区域宽，例如是销长度的百分之五十多，所以重新加工后，销的硬度
没降到所允许的水平是可能的。因此，由于连杆的大端轴承失效(bearing failure),使得整个曲轴必须经常被改变。
硬化的曲柄销也可通过热处理进行修理。在热处理中，曲柄销首先^^口 热到合适的温度然后进行冷却。因此，曲柄销的硬化材料就变得较软。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的用于处理曲轴的曲柄销上的硬化区域 或硬化点的方法。
根据本发明，所迷目的通过如权利要求1所述的方法来实现。
根椐本发明，对曲柄销表面的硬度进行测量，并在表面石级超过预定的 限值时，测量硬化点或硬化区域的深度。然后，至少在深度测量值的J^出上 确定热处理参数，且对所迷硬化点或硬化区域进行热处理。在所述热处理过 程中，所述硬化点或硬化区域通过感应加热装置进行加热。
本发明提供重要的有益效果u
因为对曲轴上的硬化点的深度进行测量，所以能够以最佳的方式调整所 述感应加热装置的输出功率和加热时间，以便减小所述硬化点或硬化区域的硬度。
以下，将通过参考附图结合实例更详细地描述本发明，其中 图1是安装在发动机的曲柄箱内的曲轴的示意图；以及图2是可以用于本发明所述方法中的感应热处理装置的示意图。
具体实施例方式
内燃机的曲轴1可转动地支撑在发动才几组或曲柄箱内。曲轴l包括轴颈 2,主轴承在轴颈上运转。所述曲轴还包括用于轴颈支撑连杆的曲柄臂3和曲 柄销4。所述曲柄销4安装在相邻的曲柄臂3之间。活塞借助于连杆连接在 曲轴1上。连杆的一端可枢转地连接到活塞上。连杆的另一端，即连杆的大 端，通过轴承可枢转地连接到曲柄销4上。活塞的往复运动通过连杆被转化 为旋转运动。在多气缸发动机中，曲轴具有一个用于每一个连杆或用于两个 连杆(V形构形)的曲柄销，使得来自每个气缸的动力在曲轴转动过程中在 合适的点施加到曲轴上。所迷曲轴1的组件还包括配重，所迷配重通过其惯 性使在曲轴的运动中的不规则性最小化。
因为连杆的大端轴承失效，过量的热积累起来且因此可能发生曲柄销4 的钢材料的硬化。损坏的曲柄销4的表面的硬度可能超过额定硬度，所迷额 定硬度按发动机机型通常在350-450布氏硬度(HB)。固该硬化层通常很 厚，重新枳4成加工后的硬度可能不会降到所允许的水平或程度。
在本发明中，曲柄销4通过现场热处理工艺进行修理。曲柄销4的热处 理是在不拆卸发动机，即不将曲轴1从曲柄箱拆除的情况下来实施的。该热 处理通过便携式感应加热设备5来进行。该感应加热设备5包括以所要求的 频率提供所要求的功率输出的交流电源6和感应线围组件7 该感应线圈组 件7被安装在感应器头8中并与电源6电连接。所述电源6向所述线圏组件 7提供交流电，从而产生交变磁场。当线围7被力欠置在待加热的曲柄销4附 近时，所迷磁场将涡电流感应到曲柄销4中。曲柄销4的金属材料的电阻将 涡电流转变为热能。因此，曲柄销4局部变热。加热部位可以被限定到曲柄 销4的特定区域。加热效果取决于磁场强度、曲柄销4的磁性特征和电性质 以及线圈7与曲柄销4之间的距离。涡电流且因而热量穿透曲柄销4的深度 取决于电源的输出交流电(AC)的频率。对于需要深层热穿透的较厚材料来 说，低频率是有效的，而对于较小部件(或部分)或低热穿透来说，较高频 率是有效的。该感应加热设备5还设置有测量待加热的表面的温度的温度测 量装置IL所迷温度测量装置11能够以非接触的方式连续测量曲柄销4的 表面的温度。所述感应加热设备5还设置有控制单元9，所迷控制单元9通 过在温度测量结果的^5出上调整电源6的功率输出将待加热的表面的温度维持在所希望的水平。
用于本发明所述方法的合适的感应加热设备是易孚迪(EFD)感应设备 公司制造的MINAC 6/10。该设备的连续输出功率为6kW,最大输出功率为 10Kw,且输出电流的频率范围为10-25kHz。
在本发明中，曲柄销4的处理工艺在现场进行，即使得曲轴就被安装在 发动机的曲柄箱内的其适当位置。在该热处理工艺的第一步骤，使连杆的大 端与曲柄销4脱开联接。然后，通过枳4成加工对受损的曲柄销4的表面进行 清理。为此目的，使用一种便携式才/l械加工设备。被除去的层的厚度典型地 是O.l-0.2毫米。随后，在若干点对曲柄销4的表面的硬度进行测量。硬度 的增加指示着因过热造成的损坏。为了揭示可能的裂缝，也可以进行曲柄销 4的抗裂试验。如果测量得到的曲柄销4的表面的硬度超过了预定的限值， 例如超过400HB，就测量硬化点10的深度。该深度测量的限值是发动机制 造商所允许的曲柄销4的表面的最高硬度值。
一种用于测量硬化层或硬化点的深度的适合装置是Quality Network公 司制造的便携式超声测试装置P3121 。
在下一步骤中，使曲柄销4的硬化点10通过回火进行热处理。在回火 过程中，硬化的钢通过将其加热到一定温度然后进行冷却而变软。回火温度 取决于钢的成分及其所期望的用途。只有那些深度已被测量的硬化点10被热 处理。将要被使用的热处理参数至少在深度测量值的&出上进行确定。并且， 硬化点10的硬度和曲柄销4的钢材料的成分对热处理参数有影响。最重要的 热处理参数是加热时间和温度。
典型地，在回火过程中，硬化点10的表面^皮加热到曲柄销材料的奥氏 体化温度，典型地加热到400 - 6000C延续15到50秒，优选地20到40秒。 在曲轴制造过程中该温度维持在回火温度以下至少40QC。来自电源6的输出 电流频率取决于硬化点10的深度，典型地该频率是10到30kHz。在加热过 程中，曲柄销4的表面的温度被优选地连续地以非接触的方式进行测量。控 制单元9通过在温度测量结果的P出上调整电源6的功率输出将曲柄销表面 的温度维持在所希望的水平。加热后，曲柄销4被自由地冷却到环境温度。 然后，重复进行经回火的硬化点10的硬度测量，且如果所述硬度仍然超过由 发动机制造商规定或允许的最大值，重复进行上述的热处理步骤。典型地， 热处理步骤被重复1到5次。
该热处理程序后，将曲柄销4机加工到最接近的负公差尺寸(nearestundersize)。然后，将曲柄销4的圆角半径进行^L加工和抛光，然后，曲柄 销4的表面中的润滑孔进行抛光。
在完成的测试处理中，曲柄销表面的硬度在九个硬化点进行测量，且硬 度为450-637布氏硬度(HB)。所述相对应的点的所测量到的深度为2-2,4毫米。这些硬化点的回火是在50()GC下进行40秒。回火之后，这些点的 硬度为221 - 374布氏硬度(HB)。
权利要求
1. 一种用于处理曲轴(1)的曲柄销(4)的方法，所述方法包括测量曲柄销(4)的表面的硬度，其特征在于，当曲柄销(4)的表面上的硬化点(10)的硬度超过预定的限值时，测量所述硬化点(10)的深度；至少在深度测量值的基础上确定热处理参数；热处理所述硬化点(10)；以及在热处理期间，通过感应加热装置(5)加热所述硬化点(10)。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在热处理后，测量所迷硬 化点(10)的硬度，如果所述硬度超过所述预定的限值，重复进行对所迷硬 化点(10)的热处理。
3. 根椐权利要求1或2所迷的方法，其特征在于，当所述曲柄销(4) 的表面硬度在350HB以上时，测量所迷硬化点(10)的深度。
4. 根据权利要求l、 2或3所述的方法，其特征在于，所迷硬化点(IO) 被加热到400-7000C。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述硬化点(10)被加热 到400 — 7000C延续15至50秒。
6. 根据前迷权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在加热后，所 迷硬化点(10)被自由地冷却到环境温度。
7. 根椐前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在热处理后， 所迷曲柄销(4)被枳4戒加工到所想要的大小u
8. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在现场，即不 将所述曲轴O)从发动机的曲柄箱拆除的情况下进行所述热处理。
全文摘要
本发明提出一种处理曲轴(1)的曲柄销(4)的方法。在本方法中，测量曲柄销(4)的表面的硬度，当硬度高于预定的限值时，测量硬化点(10)的深度。至少在深度测量值的基础上确定热处理参数，并对硬化点(10)进行热处理。在热处理期间，硬化点(10)通过感应加热装置(5)被加热。
文档编号C21D9/30GK101473051SQ200780023200
公开日2009年7月1日 申请日期2007年5月3日 优先权日2006年6月22日
发明者R·古斯塔夫森, S·阿尔姆 申请人:瓦特西拉芬兰有限公司