一种平衡轴铝套热处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及金属材料热处理领域，尤其是设及一种平衡轴侣套热处理工艺。
【背景技术】
[0002] 近年来，中高级汽车发动机多采用平衡轴来降低整机的二阶往复惯性力，从而降 低发动机的振动，改善驾驶舒适性。现市场中存在大量采用侣套作为支撑的平衡轴，平衡轴 与侣套采用间隙配合，通过机油润滑W保证平衡轴正常转动。根据平衡轴的功能要求，其转 速为曲轴的2倍，使其成为发动机最高转速的摩擦副(最高可达10000转/分钟），高转速所带 来的高热量会使侣套周边的油溫升高，在发动机长时间高转速运行的工况下，会出现侣套 (AlSi9CU3)受热膨胀的问题，此问题会造成膨胀后侣套卡滞在缸体中，无法进行拆卸，成为 售后维修一大难题。
[0003] 要解决侣套的热膨胀问题，首先要消除由于铸件结构（如璧厚不均匀、转接处厚 大)等原因使铸件在结晶凝固时因冷却速度不均匀所造成的内应力，稳定铸件的组织和尺 寸，防止和消除高溫相变而使体积发生变化。因此，需增加对侣套的热处理工艺，但是如处 理工艺不当，侣合金铸件热处理后常带来力学性能不合格、变形、裂纹、过烧等缺陷。
[0004] 目前市场上其他机型的平衡轴侣套大多不采用任何热处理工艺，不能确保平衡轴 的可拆卸性，一旦平衡轴相关零部件发生故障，会造成极大维修成本浪费。
【发明内容】
[0005] 本发明为了克服现有技术中汽车平衡轴侣套受热易膨胀的不足，提供了一种平衡 轴侣套热处理工艺；该工艺方法通过对平衡轴侣套进行热处理消除侣套中的残余热应力， 从而解决现有平衡轴侣套受热膨胀易卡滞的问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0007] -种平衡轴侣套热处理工艺，包括W下步骤：
[000引 （1)时效处理:将平衡轴侣套在190~230°C的恒溫炉中处理4~24小时。时效处理， 又称低溫回火，是把经过泽火的侣合金铸件加热到某个溫度，保溫一定时间出炉空冷直至 室溫，使过饱和的固溶体分解，让合金基体组织稳定的工艺过程。经过时效处理，随之带来 的是平衡轴侣套机械性能的下降，在通过不同溫度梯度的时效处理试验后，在能保证材料 机械强度要求的情况下，总结出190~230°C，运一较优的时效处理溫度。
[0009] (2)冷却处理:将所述经时效处理后的平衡轴侣套在室溫条件下冷却20~48小时。
[0010] 作为优选，所述平衡轴侣套的时效处理溫度为220~230°C。经过时效处理，随之带 来的是平衡轴侣套机械性能的下降，在通过不同溫度梯度的时效处理试验后，在能保证材 料机械强度要求的情况下，总结出220~230°C，运一最优的时效处理溫度。
[0011] 作为优选，所述平衡轴侣套的时效处理时间为4~7小时。试验证明，一般时效处理 4~7个小时即可完全去除掉平衡轴侣套内参与的热应力，为了节约能源，节约成本，避免不 必要的浪费，时效处理时间选用4~7小时。
[0012] 作为优选，所述平衡轴侣套时效处理时，向恒溫炉内通入预热空气，预热空气的溫 度与炉内设定溫度相同。由于热处理炉内空间较大，加热体与测溫体之间有距离间隔，因此 在炉腔内，各部分区域的溫度会有一定的差异;本发明中所提到的热处理工艺，热处理溫度 区间较小，各区域之间的溫差会使所加工个零件之间影响热处理的效果，甚至使平衡轴侣 套的性能降低，为避免运种炉内溫差对热处理工艺的影响，在时效处理时向热处理炉内通 入与热处理工艺相同溫度预热空气，在加强炉内空气的对流的同时不改变恒溫炉内的处理 溫度，从而使炉内各处溫度均匀地保持在所设定的热处理溫度。降低因炉内各处溫差所导 致的次品率。
[0013] 作为优选，所述经时效处理后的平衡轴侣套在室溫条件冷却处理前，先将平衡轴 侣套在炉内随恒溫炉一起冷却到100~120°c。在某些热处理工艺中，热处理完成后就将侣 制零件置于空气中冷却，由于零件与空气的溫差较大，冷却速率较大，较大的冷却速率，会 使得侣制零件在冷却过程中晶粒形成不均匀，晶界界面能处于亚稳定状态，反而增加零件 内部的热应力，因此需要适当降低零件的冷却速率。让时效处理后的平衡轴侣套在热处理 炉内，随着热恒溫炉一起降溫，即使处理方法简单，又不需消耗额外的能源。但平衡轴侣套 冷却到100~120°C后，为了提高热处理炉的使用效率，在室溫空气直接冷却不会降低平衡 轴侣套性能的前提下，将平衡轴侣套取出室溫冷却20~48小时。
[0014] 因此，本发明具有W下有益效果：
[0015] 1.可消除铸件的铸造应力引起的内应力，稳定加工件的外形和尺寸，减少平衡轴 侣套使用过程中发生受热膨胀的情况，降低售后维修点难度；
[0016] 2.工艺流程简单，易于操作，也有利于节约能源。
【具体实施方式】
[0017] 下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
[0018] 实施例中所采用的平衡轴侣套为铸造工序后制得的平衡轴侣套铸件，在进行热处 理后进入下一步机械加工处理。
[0019]实施例1
[0020] 一种平衡轴侣套热处理工艺，步骤如下：
[0021] (1)时效处理:将平衡轴侣套在190°c的恒溫炉中处理4小时，同时向恒溫炉内通入 预热空气，预热空气的溫度与炉内设定溫度为190°C。
[0022] (2)冷却处理:将所述经时效处理后的平衡轴侣套置于原热处理炉内冷却至120°C 后，再取出置于室溫条件下冷却处理48小时。
[0023] (3)机械加工:热处理完成后对平衡轴侣套进行下一步机械加工。
[0024] 实施例2
[00巧]一种平衡轴侣套热处理工艺，步骤如下：
[0026] (1)时效处理:将平衡轴侣套在200°C的恒溫炉中处理14小时，同时向恒溫炉内通 入预热空气，预热空气的溫度与炉内设定溫度为200°C。
[0027] (2)冷却处理:将所述经时效处理后的平衡轴侣套置于原热处理炉内冷却至110°C 后，再取出置于室溫条件下冷却处理34小时。
[00%] (3)机械加工:热处理完成后对平衡轴侣套进行下一步机械加工。
[0029] 实施例3
[0030] 一种平衡轴侣套热处理工艺，步骤如下：
[0031] (1)时效处理:将平衡轴侣套在230°C的恒溫炉中处理24小时，同时向恒溫炉内通 入预热空气，预热空气的溫度与炉内设定溫度为230°C。
[0032] (2)冷却处理:将所述经时效处理后的平衡轴侣套置于原热处理炉内冷却至100°C 后，再取出置于室溫条件下冷却处理20小时。
[0033] (3)机械加工:热处理完成后对平衡轴侣套进行下一步机械加工。
[0034] 检测方法及结果：
[0035] 检测方法:将经过热处理后的平衡轴侣套(包括平衡轴进气侧侣套和平衡轴排气 侧侣套），放置在与热处理溫度相同溫度的环境下保溫5小时作热测试。具体热测试方法为 将实施例1中所得样品在190°C环境下保溫5小时，将实施例2中所得样品在200°C环境下保 溫5小时，将实施例3所得样品在230°C环境下保溫5小时。分别测量各样品内外直径，并比较 热测试前后的改变量。每个实施例方案选取10个样品，进气侧侣套与排气侧侣套个5个。
[0036] 平衡轴进气侧侣套检测结果如表1所示，平衡轴排气侧侣套检测结果如表2所示。
[0037] 表 1 [00；3 引
[0039] 表2:
[0040]
[0041]由表1与表2可知，经实施例1所述方案热处理后的平衡轴侣套虽然仍旧有小幅的 膨胀趋势，但是其膨胀幅度较未经热处理的平衡轴侣套，有很大的改善，膨胀的幅度在 0.05mm之内；经实施例2与实施例3所述方案热处理后的平衡轴侣套测试前后直径的改变不 大，大致在0.02mm及W下，完全可W避免平衡后侣套在使用过程中因热膨胀而难W拆卸更 换的问题，可W保障售后工作的正常进行。
【主权项】
1. 一种平衡轴铝套热处理工艺，其特征在于包括以下步骤： 步骤一、时效处理:将平衡轴铝套在190~230°C的恒温炉中处理4~24小时； 步骤二、冷却处理:将所述经时效处理后的平衡轴铝套在室温条件下冷却20~48小时。2. 根据权利要求1所述的一种平衡轴铝套热处理工艺，其特征在于:所述平衡轴铝套的 时效处理温度为200~230°C。3. 根据权利要求1所述的一种平衡轴铝套热处理工艺，其特征在于:所述平衡轴铝套的 时效处理时间为4~7小时。4. 根据权利要求1所述的一种平衡轴铝套热处理工艺，其特征在于:所述平衡轴铝套时 效处理时，向恒温炉内通入预热空气，预热空气的温度与炉内设定温度相同。5. 根据权利要求1所述的一种平衡轴铝套热处理工艺，其特征在于:所述经时效处理后 的平衡轴铝套进行步骤二之前，先在恒温炉内冷却到100~120°C。
【专利摘要】本发明公开了一种平衡轴铝套热处理工艺，所述热处理工艺为：1）时效处理：将平衡轴铝套在190～230℃的恒温炉中处理4～24小时；2）冷却处理：将所述经时效处理后的平衡轴铝套在室温条件下冷却20～48小时。同时在时效处理期间向热处理炉内通入预热空气，以减小热处理炉内温差，保证平衡轴铝套在热处理后品质均一。本发明中的热处理工艺可消除平衡轴铝套因铸造应力引起的内应力，稳定加工件的外形和尺寸，减少平衡轴铝套使用过程中发生受热膨胀的情况，降低售后维修难度。
【IPC分类】C22F1/04
【公开号】CN105671464
【申请号】CN201510929266
【发明人】赵宇峰, 李强, 李明明, 龚文, 刘 东, 赵福成, 王瑞平
【申请人】浙江吉利罗佑发动机有限公司, 浙江吉利控股集团有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2015年12月14日