一种稀土微量元素铁碳合金曲轴及其制造方法与流程

本发明涉及内燃机的零部件制造领域，特别是一种稀土微量元素铁碳合金曲轴及其制造方法。

背景技术：

我国改革开放以来，国民经济快速增长，“科技创新，自主创新”已成为当今工业发展的主流，我国工业逐步向集约型、节能减排、低碳高效的方向发展。内燃机是目前世界上热效率最高，因而也是应用得最为广泛的一种热力机械。中小功率内燃机主要用于汽车、拖拉机、工程机械和军用车辆等方面。大型内燃机则用于机车、船舶、军舰以及工矿固定动力与发电装置等方面，应用范围包括农业、工业、交通和国防建设等各个领域。而曲轴是内燃机重要的零部件之一，曲轴质量的优劣直接影响着内燃机的性能和寿命。曲轴受到周期性不断变化的交变载荷作用，产生扭转和横向与纵向振动，承受弯曲、扭转、冲击等多种应力以及高温及腐蚀的作用，工作环境十分恶劣。目前市场上的曲轴往往因为强度、耐疲劳性等机械性能不够好导致曲轴的断轴率偏高。为了解决这一问题，科研单位与企业的技术人员在不断地探索、研究，致力于对曲轴的制造进行创新设计，虽然取得了一定的进展，但在实际运用中仍然存在着尚未克服的技术难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服以上不足，提供一种稀土微量元素铁碳合金曲轴及其制造方法。该曲轴的制造方法就是以铁碳合金为基础加入一些稀土微量元素再通过高技术的工艺步骤最终将此曲轴制造而成。该种制造方法所制造的曲轴各项机械性能得以提高，曲轴的断裂概率得到明显的降低，有力的提高了曲轴的使用寿命。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种稀土微量元素铁碳合金曲轴的制造方法，包括如下步骤：

(1)图样设计：数字化设计改进图样要求，对典型曲轴进行数字化设计研究，通过三维造型设计和对断轴截面的受力及应力分析，改进曲柄形状、轴颈圆角等结构尺寸；

(2)铸造毛坯：以铁碳合金为基础，添加稀土、铜、锡、镁，在成分添加过程中由HF-06B型数字化炉前铁水质量管理仪自动检测合金成分，保证材料合金成分配比的精准，然后将成分含量为铁80％、碳5.6％、稀土4.6％、铜0.2％、锡0.012％、镁7.5％、其他合金杂质2.088％ 的铁水倒入砂型铸模进行铸造，铸造完成后，待冷却至室温，将曲轴取出；

(3)机械加工：对铸造好的曲轴毛坯加工的各主要工序，全部采用数控或数显机床设备；

(4)表面热处理：将加工后的曲轴进行尺寸检测，合格后的曲轴采用网带炉正火+等离子体碳氮共渗的热处理工艺；

(5)磨削加工：将进行热处理后的曲轴固定在数控磨床上进行磨削加工，并且采用SRT-6200数字化表面粗糙度测量仪，检测零件曲轴连杆颈的表面粗糙度具体准确数值，确保连杆颈的表面粗糙度Ra值≤0.4微米；

(6)探伤工艺：对热处理后的零件进行两道探伤工艺，即采用CUT-518型超声波探伤仪和磁粉探伤机对单缸柴油发动机稀土微量元素铁碳合金系列曲轴进行无损检测，将内部有缺陷，表面有细微裂纹的零件去除。

本发明的技术原理是：本工艺通过改变曲轴材质的成分比重，从根本上增强了曲轴的各综合机械性能；曲轴的尺寸结构设计采用数字化应力分析从而改进曲柄形状、轴颈圆角，提高曲轴抗弯曲、抗剪切应力水平；曲轴加工的各工艺步骤也均采用领先技术设备，保证曲轴的尺寸精度、形状位置精度；最后两道探伤工艺免除产品的质量隐患。

本发明的有益效果是：一种稀土微量元素铁碳合金曲轴及其制造方法，通过添加稀土微量元素以及采用领先技术的加工工艺步骤，保证了材料合金成分配比的精准，提高曲轴的强度、延伸率、耐磨性、耐疲劳性等综合机械性能，延长曲轴的使用寿命，降低正常使用过程中的断轴率，提高生产效率。

附图说明

下面是结合附图和实施例对本发明进一步描述：

图是一种稀土微量元素铁碳合金曲轴的形状结构示意图。

具体实施方式

一种稀土微量元素铁碳合金曲轴的制造方法，包括如下步骤：

(1)图样设计：数字化设计改进图样要求，对典型曲轴进行数字化设计研究，通过三维造型设计和对断轴截面的受力及应力分析，改进曲柄形状、轴颈圆角等结构尺寸；

(2)铸造毛坯：以铁碳合金为基础，添加稀土、铜、锡、镁，在成分添加过程中由HF-06B型数字化炉前铁水质量管理仪自动检测合金成分，保证材料合金成分配比的精准，然后将成分含量为铁80％、碳5.6％、稀土4.6％、铜0.2％、锡0.012％、镁7.5％、其他合金杂质2.088％ 的铁水倒入砂型铸模进行铸造，铸造完成后，待冷却至室温，将曲轴取出；

(3)机械加工：对铸造好的曲轴毛坯加工的各主要工序，全部采用数控或数显机床设备；

(4)表面热处理：将加工后的曲轴进行尺寸检测，合格后的曲轴采用网带炉正火+等离子体碳氮共渗的热处理工艺；

(5)磨削加工：将进行热处理后的曲轴固定在数控磨床上进行磨削加工，并且采用SRT-6200数字化表面粗糙度测量仪，检测零件曲轴连杆颈的表面粗糙度具体准确数值，确保连杆颈的表面粗糙度Ra值≤0.4微米；

(6)探伤工艺：对热处理后的零件进行两道探伤工艺，即采用CUT-518型超声波探伤仪和磁粉探伤机对单缸柴油发动机稀土微量元素铁碳合金系列曲轴进行无损检测，将内部有缺陷，表面有细微裂纹的零件去除。

一种稀土微量元素铁碳合金曲轴及其制造方法，通过添加稀土微量元素以及采用领先技术的加工工艺步骤，保证了材料合金成分配比的精准，提高曲轴的强度、延伸率、耐磨性、耐疲劳性等综合机械性能，延长曲轴的使用寿命，降低正常使用过程中的断轴率，提高生产效率。