（光学工程专业论文）wd615球墨铸铁曲轴的开发.pdf

山东大学工程硕士学位论文 原创性说明 本人声明，所呈交的论文是我个人在导师的指导 下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别 加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得山东大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在本论 文中做了正确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文 的规定，即学校有权保留送交论文的复印件，允许论 文被查阅或借阅，学校可以公布论文的全部内容，可 以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 山东大学工程硕士论文 摘要 w d 6 1 5 系列柴油机是国内当前已经非常成熟的、应用最广泛、市场饱 有量最大的重型柴油机，该发动机的曲轴采用合金钢模锻锻造后加工而成， 制造成本高，加工复杂，零件单支成本以及价格居高不下。 利用目前先进的球墨铸铁铸造和热处理工艺，曲轴关键部位的形状进 行优化设计，利用气体氮化对曲轴进行表面处理，加上采用目前世界上最 先进的圆角变力滚压对所有轴颈圆角进行滚压强化，使采用球墨铸铁铸造 方式生产的w d 6 1 5 曲轴的疲劳强度以及使用寿命能够满足w d 6 1 5 系列发 动机的使用要求。 关键词：曲轴、可靠性、球墨铸铁、气体氮化、圆角滚压、疲劳强度， 疲劳试验 山东大学工程硕士论文 第一章概述 1 1 曲轴简介 发动机是我们日常生活和生产中最经常使用的动力源之一，从交通工 具、工农业生产、工程建设等等，到处都有发动机的存在。发动机的重要 作用就是可以输出动力，以供使用者直接或者间接转化成需要的动力。曲 轴是发动机输出动力的直接零件。曲轴通过自身的特殊结构汽缸内活塞的 往复直线运动转化为旋转运动从而输出动力。 尽管曲轴在现在被人认为是内燃机的心脏，然而在最初发动机发明的 时候它并没有引起人们的关注。在1 8 6 7 年巴黎展会上展出的由尼古拉斯 奥托发明的燃气内燃机根本就没有曲轴。位于活塞和飞轮之间的是一个带 齿的连接架，随着四冲程发动机的出现，在1 8 7 6 年这个连接架被曲轴和连 杆替代，1 8 8 6 年由卡尔奔驰设计的三轮汽车中使用的单缸曲轴已经开始使 用配重铁以达到平衡的目的。这些发动机用的曲轴通常是采用合金钢锻 造毛坯，然后加工而成。当今大量生产的铸造曲轴在二战前非常稀少。直 到2 0 世纪5 0 年代中后期铸造曲轴才能达到要求的机械强度，由此铸造曲 轴开始应用。在2 0 世纪7 0 年代早期，占主导地位的合金和回火钢逐渐被 铁素珠光体代替，先是用于汽车曲轴，后来用于卡车曲轴。由于战争导致 缺乏材料，接下来的几年非合金钢使用量增加，非合金钢通过表层淬火使 特性达到昂贵的合金刚的强度要求。 曲轴的设计过程从简单的经验公式手工计算，再根据经验和使用状况 乘以相应的安全系数确定曲轴的关键尺寸。随着内燃机技术和计算机技术 的快速发展，人们对内燃机的工作过程和工作条件了解的越来越详细，计 算机的快速计算和模拟功能为发动机曲轴的设计提供了很好的帮助。另外， 越来越多的有限元分析方法为通过计算机分析计算材料的最大受力状态和 受力点以及最大应力值提供了准确的依据。目前国际上已经有很多专业的 内燃机技术公司开发出了专业的发动机曲轴强度计算软件，例如奥地利 a v l 公司开发的b r i c k s 和e x c i t e 软件就可以模拟计算曲轴的油膜、热 环境、作用在轴颈上的力、振动影响等2 1 ，为设计者提供了很好的设计依 山东大学工程硕士论文 1 2 曲轴关键工序加工 曲轴的加工过程经历了手工机床切削逐渐发展到自动化数控机床的加 工，生产效率和加工精度都得到了很大的提高。 曲轴的主要加工难度在毛坯形成、轴径的粗、精加工、表面热处理、 滚压强化几个方面，下面将上述几个工序国际上先进的加工方法进行简单 的介绍： 1 毛坯形成： 铸造毛坯现在有砂型铸造、壳型铸造、铁模覆砂铸造等，壳型铸造和 铁模覆砂铸造相比砂型铸造能够获得更好的球化效果和机械性能，但是壳 型铸造由于铸造工装成本较高等原因，不能广泛应用到大型曲轴的铸造上。 砂型铸造现在已经成熟应用曲面分型技术，避免了平面分型铸造六缸曲轴 时消耗大量的砂芯等工装费用。 锻造毛坯的形成现在普遍应用压力机锻造，相比传统的锻锤锻造，压 力机锻造是一次挤压成型，可以实现3 。以下的拔模斜度，毛坯单边加工 余量可以控制在3 m m 以下，大大提高了钢材利用率，节省了加工刀具费 用。 2 轴径的粗加工； 卡车用中大型曲轴轴径的加工普遍利用内铣成型加工，内铣机床的刀 具是将3 5 片刀片按照轴径宽度、圆角大小和轴径侧面凸台的高度组合成 一组，再将7 8 组同样的刀片均匀布置在刀盘的内圆周上，利用机床数控 系统控制刀盘与主轴差补运动，铣削形成轴径的外形。内铣机床具有效率 高、加工精度高的优点，直径公差和长度公差都可以控制在o 1 0 m m 。普 通的直列六缸锻钢曲轴的主轴颈和连杆轴径的铣削完成只需要5 6 分钟的 时间。德国h e l l e r 公司、德国b o e h r i n g e f 公司、奥地利g f m 公司以及 日本k o m a t s u 公司是世界上著名的曲轴内铣机床生产商。 乘用车曲轴的轴径全部采用沉割槽滚压的工艺，所以轴径的两侧需要 加工出沉割槽。乘用车曲轴轴径的的粗加工以前普遍采用车车拉加工，车 山东大学工程硕士论文 6 曲轴的探伤 曲轴的探伤标准现在基本都执行康明斯的7 0 3 0 7 工程标准，标准中详 细规定了曲轴的各个部位可以接受的缺陷的种类、形状和尺寸7 1 。可以采 用普通的磁粉探伤或者荧光磁粉探伤进行。 1 3 项目背景 发动机是汽车的心脏，而曲轴是发动机的最核心的零件之一，与机体、 缸盖并称为发动机的三大件。曲轴在发动机中的作用是将活塞连杆的往复 运动变成旋转运动并输出动力。曲轴在机体内承受冲击、扭曲以及摩擦等 交变载荷的作用，工作状况十分恶劣。曲轴的主要破坏形式为弯曲疲劳破 坏和磨损。，因此，曲轴的可靠性是影响发动机正常工作的总要指标。 曲轴是发动机的三大件之一，一般曲轴的成本占整台发动机成本的1 0 左右。w d 6 1 5 曲轴的价格从最初的一万多元随着产量的扩大以及生产成 本的降低，目前的市场价格仍然为3 0 0 0 元左右。 随着中国经济和汽车产业的发展，重型汽车的需求量越来越大，与之 相匹配的9 升以上的重型柴油机的需求量也水涨船高。国内最早引进国外 技术的生产的w d 6 1 5 系列柴油机正是能够满足这一需要的重型柴油机。 该系列柴油机是在上世纪八十年代由潍坊柴油机厂从奥地利斯太尔戴姆勒 普赫公司引进的具有世界先进水平的发动机。 该系列柴油机总排量9 7 2 6 l ，有自然吸气、增压、增压中冷机型，基 本型转速2 2 0 0 一2 6 0 0 r m i n ，功率范围1 7 6 k w 一2 8 0 k w 最低燃油消耗率达 i 9 4 9 ，k w - h ，具有体积小、重量轻、功率大、油耗低、排放指标先进、噪声 低、通用性强等优点，是重型汽车、各类工程机械、客车、发电设备、船舶 等理想动力【8 】。 该发动机的曲轴是采用精选4 5 钢进行模锻，精加工后采用盐浴氮化或 者气体软氮化。由于曲轴本身结构的特殊性，锻造过程非常复杂，盐浴或 者气体软氮化设备国内无法制造，需要引进国外的设备，所以该曲轴的价 格十分昂贵。 7 山东大学工程硕士论文 随着近年来球墨铸铁铸造技术的发展，具有较高抗拉强度和延伸率的 球磨铸铁材料已经接近普通碳钢的性能，因而球墨铸铁具备了代替锻钢制 造曲轴的可能性。而球墨铸铁的成本却只有碳钢的6 0 一7 0 ，加工性比锻钢 曲轴更容易。 滚压技术的发展，使更高程度的提高曲轴疲劳强度成为可能，特别是 以德国h e g e n s c h e i d t 公司为代表的轴颈危险截面变力滚压以及滚压校直， 为我们在应用高性能球墨铸铁代替碳钢制造重型卡车曲轴并完全满足重型 柴油机的使用要求提供了可靠的保障。 本文详细介绍了天润曲轴有限公司利用高性能球墨铸铁以及圆角滚压 技术开发成功w d 6 1 5 曲轴的过程，该曲轴经过疲劳试验验证，已经完全 能够满足w d 6 15 6 7 或者6 8 系列柴油机的使用要求，由于该系列柴油机 是目前中国重卡以及大型建筑、客车和工程机械的主要配套动力，年产量 可以达到3 0 万台，该项目的成功，可以创造巨大的经济效益和社会效益。 山东大学工程硕士论文 第二章w d 6 1 5 曲轴实施以铁代钢的可行性分析 2 1w d 6 15 柴油机工作条件介绍 w d 6 1 5 柴油机广泛应用于斯太尔系列、北方奔驰系列、福田欧曼系列 重型卡车，主要用于煤炭、原油运输以及建筑用工程车辆的使用。车辆载 重负荷大，工作条件比较恶劣。发动机宗总是处于高功率及高扭矩的工作 状况之下，对发动机的所有零部件的可靠性都提出了很高的要求。 w d 6 1 5 发动机曲轴采用合金钢整体模锻成型，曲轴轴径尺寸较大，重 叠度较大，结构强度较好。加工后采用气体氮化整体表面处理，有效增加 了轴径的耐磨性。 该发动机在市场上销售使用十多年以来，社会饱有量已经超过l o o 万 辆，曲轴的非正常失效率很低，约占当年度销售量的0 2 左右。 2 2 原设计中锻钢曲轴技术要求呻1 2 1 1 钢材牌号：w d 6 1 5 6 7 一优选4 5 钢；w d 6 1 5 6 8 4 2 c r m o 2 1 2 钢材化学成分 牌号cm ns ic rsc upm on i 0 3 8 o 5 o0 1 7 一0 9 10 1 5 4 2 c r m o o 2 0 4 58o 3 72o 0 2 50 0 2 5o 2 5 0 4 2 o 5 一o0 1 7 4 5 拌钢0 1 0 5 8o ，3 7o 2 5o 0 3 50 2 5o 0 3 5o 3 2 1 3 金相组织 钢材的本质晶粒度应在5 8 级，晶粒不均匀度级差不大于3 级 钢材内部不允许存在较大的特别是连贯的夹杂物，按照g b l 0 5 6 l 评级 图a s i n 评级a ( 硫化物) 细系不大于2 ，粗系不大于2 ：b ( 氧化铝类) 细系不大于2 ，粗系不大于2 ；c ( 硅酸盐类) 细系不大于2 ，粗系不大于 1 5 ；d ( 球状氧化物类) 细系不大于1 5 ，粗系不大于1 4 5 钢锻件正火后，不允许有y b 3 1 中所规定的魏氏组织存在，带状组 o 山东大学工程硕士论文 织不大于1 级；专用4 2 c r m o 钢质曲轴锻件经调质处理后应为细晶粒索 氏体组织，按照n j 附录a 评定1 4 级为合格。 2 1 4 机械性能 钢号热处理力学性能 正火回火 6o 26b6 s 1 l ra kh b n m m o n m m 2 j 4 5 #8 6 0 3 3 55 9 0 一7 4 01 6 3 2 1 3 2 h 空 1 7 冷 4 2 c r m o 8 3 0 一 6 3 0 6 8 0 5 7 0 8 0 0 一9 5 04 72 3 7 2 8 0 8 6 0 5 h 1 35 0 2 h 油 空冷 2 1 5 曲轴锻件的轴颈部分和曲柄部分的锻造比不小于2 ，法兰部分锻造比 不小于1 5 2 1 6 氮化温度5 7 0 一5 8 0 ，保温时问6 小时，4 2 c r m o 曲轴表面硬度大 于等于4 5 0 h v l 0 ，化合物层厚度大于等于0 1 2 m m ，扩散层厚度应大于等 于o 9 m m 【1 0 】 2 3 以铁代钢曲轴在发动机上的应用 人类在1 9 4 7 年发明了球墨铸铁，随着铸造技术的不断提高，现在球墨 铸铁的抗拉强度已经达到了吼= 7 0 0 一1 0 0 0 m p a ，接近或超过了碳素钢的水 平。延伸率也提高到了1 0 ( 瑞士g e o r gf i s c h e r 公司已经开发出了 q t 7 0 0 一1 0 的球墨铸铁1 ) 因而球墨铸铁具备了代替锻钢制造曲轴的可能 性”。 天润曲轴有限公司在球墨铸铁的生产和技术方面一直处于国内领先的 水平，“高强度韧性球铁曲轴试制”、“曲轴铸造先进的曲面分型模式”、“盖 包球化以及分流浇铸系统”等多项技术荣获了国家专利。公司从德国k w 1 0 山东大学工程硕士论文 公司引进的全自动铸造生产线，采用冲天炉和英达电炉双联熔炼的方法， 在生产线上炉前配置了德国s p e c t r o 自动光谱仪检测铁水的化学成分，这 一切都为研制生产高性能的球墨铸铁提供了可靠的保障。 天润公司已经在潍柴华丰的r 6 1 0 5 ，朝柴的6 1 0 2 b q 等曲轴进行了以铁 代钢的试验，在仅采用铸造加离子氮化的生产工艺的情况下，就取得了圆 满成功，为以后继续实行以铁代钢提供了经验和信心支持。 2 4w d 6 1 5 曲轴的结构及强度储备分析 我们将w d 6 1 5 系列柴油机的参数以及曲轴的结构与国外相近排量的康 明斯i s m l l 柴油机以及i v e c oc u r s o r 9 柴油机及各自的曲轴进行了详细对 比： 柴油机材料功率轴颈b轴颈a 中心臂厚e臂宽d 距c n l mm mk wm mn l m w d 6 1 54 2 c r m o1 7 6 2 8 01 0 08 2 6 52 91 3 0 i s m l l4 8 m n v2 2 4 3 2 39 8 7 67 3 52 41 3 4 c u r s o r 9c 3 82 6 4 3 3 89 38 2 6 7 52 71 2 0 由上表可以看出，w d 6 1 5 锻钢曲轴相比其它两种产品的曲轴具有很高 的结构强度。 山东大学工程硕士论文 根据相关标准，内燃机曲轴的安全系数应该达到1 5 以上。我们现在 生产的w d 6 1 5 6 8 曲轴的最大疲劳强度可以达到4 9 0 0 n m ，而w d 6 1 5 发动机 的名义工作弯矩在2 3 2 1 n m ，按照安全系数计算，曲轴的疲劳强度达到 3 5 0 0 n m 就可以满足要求。所以，w d 6 1 5 锻钢曲轴设计时预留了较高的安全 系数。这为我们开发球墨铸铁曲轴满足发动机的使用需求提供了理论支持。 2 4 球铁曲轴滚压强化对疲劳强度的影响分析 圆角滚压使曲轴的抵抗疲劳破坏的能力提高，其原因在于滚压载荷通 过滚压轮作用到曲轴表面，产生接触应力盯z ，当盯z 大于球铁材料的压缩 屈服强度盯j ( 或西：) ，则发生塑性变形，滚压卸载后塑性变形保留下来， 于是在表面形成残余压应力。拉应力是裂纹萌生和扩展的驱动力，残余压 应力的存在抵消或部分抵消了拉应力的作用，阻止了裂纹的扩展，提高了 抵抗裂纹扩展的能力，使曲轴疲劳强度提高。滚压强化产生的残余压应力 的大小与曲轴抗疲劳破坏能力的提高密切相关。根据哥德曼疲劳图，最佳 残余压应力盯w r 的计算公式如下：【”】 = 鼍器署+ 。 o 一o h + o s ( 计算时不用正、负号表示拉、压应力) 由于球墨铸铁本身组织结构是由珠光体、铁素体及圆球状石磨球组成， 基体致密性比碳钢要差，所以经过滚压后，有利于产生塑性变形，从而形 成压应力区。另外，轴颈和圆角表面经砂轮磨削之后，外表层的石磨球容易 脱落，脱落后的凹坑是潜在的疲劳裂纹产生源，经过滚压后，这些凹坑被 挤压后自动闭合，从而消除了疲劳裂纹的产生源头，对曲轴疲劳强度的提 高产生了积极的作用“。 根据东风汽车工艺研究所李满良等同志多年研究表明，球墨铸铁曲轴 滚压后疲劳强度可以提高1 8 0 一2 0 0 。“4 1 2 5 氮化对曲轴磨损表面的作用分析 由于加工的原因以及球墨铸铁本身性质的决定，球墨铸铁本体硬度一 1 2 山东大学工程硕士论文 般在h b 2 6 0 一3 2 0 范围内，这样的硬度不能满足发动机高负荷运转条件下曲 轴耐磨损强度的要求，而球墨铸铁的淬透性比较差，所以对轴颈进行氮化 处理是提高曲轴轴颈耐磨强度的一个经济又可靠的手段。 2 6 拟采取的措施及工艺流程 2 6 1 选择、开发高强度高韧性的球墨铸铁 2 6 2 加工后对曲轴进行整体氮化 2 6 3 对主轴颈和连杆径的过渡圆角进行滚压强化 2 6 4 在疲劳试验机上进行疲劳强度验证，与锻钢曲轴疲劳强度进行对比， 装机进行路况实验 山东大学工程硕士论文 要达到材料要求的抗拉强度和延伸率的要求，对铸造及后续的正火热 处理过程提出了严格的要求。天润公司利用先进的1 5 t h 插入式风口水冷 冲天炉熔炼，出铁温度大于1 5 0 0 ，进行脱硫处理，然后用美国应达公司 的电炉升温、保温、调整成分。原材料采用优质低锰、低硫、低磷、低微 量元素，且含量稳定的生铁，用含钡的球化剂和长效复合孕育剂，球化处 理采用堤坝式冲入法，球化剂加入量为1 1 1 4 ，粒度为1 5 m m 左右，孕 育处理为两次孕育方法，即炉前一次孕育，型内二次孕育，其它合金加在 电炉内熔化。 3 2 2 合金元素的作用： 铜：大量实验表明，球墨铸铁的疲劳破坏都是裂纹扩展造成的，裂纹 的起源往往是石磨球的尖角或者非金属夹杂物。所以，分布均匀、形 状规则的圆球状石墨分布是理想地球化结果。铜在一次结晶时是中等 石墨化元素，其石墨化能力约为硅的l 3 ，铜能稳定奥氏体，使共晶阶 段在石墨球外的奥氏体壳受干扰，对改善石墨球的圆整度有良好作用。 在共析转变过程中阻碍石墨化，使固溶在奥氏体中的碳以共析渗碳体 析出，从而促进并细化珠光体，而且铜还能固溶并强化铁素体，并能 降低或消除游离碳化物。加入少量铜，强度急剧提高，硬度在含铜o 5 左右时升高趋势平缓，延伸率先是降低，但在o 5 左右时降低趋势平 缓。随后在o 8 时降低幅度又增大。园此，铜的加入量确定为o 5 o 7 。 锰：锰是严重偏析的元素，其在一次结晶过程中强烈增加渗碳体稳定 性，当锰大于1 o 时，形成的一次渗碳体须在高温、长时间退火才能 分解；锰易在共晶团边界上产生偏析，其浓度可达共晶团内部的1 0 倍， 即使热处理也难以消除；锰能提高强度、硬度、降低韧性和塑性；增 加含锰量将恶化其力学性能，特别是韧性。锰量不宜太高。因此，锰 的加入量确定为0 2 5 。o 3 5 。 钼：钼强烈促进形成碳化物；钼能稳定和细化珠光体，可提高正火态 的强度，塑性降低。为提高延伸率，适当降低珠光体含量，钼量不宜 太高，因此，钼的加入量确定为o 1 o 2 5 。 山东大学工程硕士论文 3 3 孕育工艺的选择 原材料是基础，孕育是关键。基于以前生产经验，有必要对孕育方法 进行研究，以获得圆整度高、细小的石墨，提高机械性能。目前国内外对 孕育工艺的研究主要有两条途径： 3 3 1 孕育剂成分的选择 孕育剂中元素的孕育作用如表2 2 所示“们 表2 2 孕育元素的作用 元素 作用 能促进石墨化，一方面增加铁素体含量；另一方面可固溶强化 s i 铁素体。常与c a 同时使用以增强效果。 通常与s i 同时使用，适用温度在1 3 7 0 一1 4 3 0 ，但加入过量易 c a 产生渣眼缺陷。 能抑制孕育衰退，增强铁素体的数量，含b a 的硅铁不仅抗衰 b a 退性好，还对防止白口有效。 能有效促进石墨化，但容易引起皮下气孔，常和硅铁一起使用 a l 提高效果。 铁液中的含硫量对其效果影响较大，在铁液中w s = 0 0 3 5 一o 1 r e 时效果较好，可细化石墨，抑制白口化。 s r 有抑制自口化、增强石墨化的作用，在有c a 、c e 元素时效 s r 果差。f e s i s r 系孕育剂在灰铸铁w s 1 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 4 2 9 v 0 0 5 0 13 连杆5 2 0 05 7 9 2 3 0 0 主轴圆角 0 6 0 4 2 9 v 0 0 3 0 l2 连杆5 0 0 06 8 4 5 7 0 0连杆圆角 0 6 0 4 2 9 v 0 0 3 0 14 连杆4 9 0 02 2 6 8 0 0 0 连杆圆角 0 6 0 4 2 9 v 0 0 3 0 l6 连杆4 8 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 4 2 9 v 0 0 5 0 15 连杆4 9 0 01 1 2 3 6 0 0 连杆圆角 0 6 0 4 2 9 v 0 0 8 0 12 连杆4 8 0 01 8 9 6 5 0 0连杆圆角 0 6 0 4 2 9 v 0 1 2 0 13 连杆4 7 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 4 2 9 v 0 0 8 0l6 连杆4 8 0 01 3 2 0 5 0 0连杆圆角 0 6 0 4 2 9 v 0 0 8 0 14 连杆4 7 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 4 2 9 v 0 1 2 0 15 连杆4 8 0 08 6 2 3 0 0 连杆圆角 0 6 0 4 2 9 v 0 1 2 0 11 连杆4 7 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 疲劳强度：( 存活率为5 0 时) m 1 = 4 8l0 n m 试验精度： 标准差s n 1 = 8 9 。4 n 。m 变异系数y = s n 1 m 1 = o 0 1 8 6 置信度9 5 ，相对误差5 时，相对误差不大于5 ，试验结果满足 q c t 6 3 7 附录b 中的精度要求。 存活率为9 9 9 时的疲劳强度 m ，l ( 9 9 9 ) = m 1 a ，ks n 一1 = 4 8 l o 一3 0 9 1 0 6 3 8 9 4 = 4 5 1 6 n m 存活率为5 0 时的安全系数 5 1 山东大学工程硕士论文 n ( 5 0 ) = 2 o o ( 按最大爆发压力1 4 0 k g f c m 2 计算) n ( 5 0 ) = 2 0 7( 按最大爆发压力1 3 5k g 仇m 2 计算) 存活率为9 9 9 时的安全系数 n ( 5 0 ) = 1 8 8 ( 按最大爆发压力1 4 0 k g f c m 2 计算) n ( 5 0 ) = 1 9 5( 按最大爆发压力1 3 5k g f c m 2 计算) 、耋全系数 存活率 爆发压力、 5 0 9 9 9 1 3 5k g c m 22 0 7 1 9 5 1 4 0k g f c m 22 o o 1 8 8 山东大学工程硕士论文 6 3 2w d 6 1 5 6 8 型钢轴疲劳强度 材质：4 2 c r m o 强化方法：气体氮化 疲劳试验结果： 取1 5 个试样进行试验，疲劳强度检验结果( 循环基数1 1 0 7 ) 编号取样部位试验弯矩断裂循环数断裂部位 l3 连杆4 5 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 24 连杆4 6 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 35 连杆4 7 0 0 l o o o 0 0 0 0 4 5 连杆 4 8 0 0 l o 0 0 0 0 0 0 51 连杆4 9 0 0 l o o 0 0 0 0 0 61 连杆5 0 0 01 1 7 1 6 0 0 连杆圆角 75 连杆 4 9 0 08 8 5 6 1 0 0 连杆圆角 84 连杆 4 8 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 96 连杆 4 9 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 l o3 连杆5 0 0 01 5 8 1 l o o 连杆圆角 1 15 连杆4 9 0 0 l o 0 0 0 0 0 0 1 22 连杆5 0 0 01 8 4 5 8 0 0连杆圆角 1 32 连杆4 9 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 46 连杆5 0 0 01 8 5 6 7 0 0 连杆圆角 1 53 连杆4 9 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 疲劳极限：( 存活率为5 0 时) 该结果满足试验精度要求。 m 1 = 4 9 3 0 n m 山东大学工程硕士论文 存活率为5 0 时的安全系数 n ( 5 0 ) = 2 0 0 ( 按最大爆发压力1 4 0 k g f c m 2 计算) 6 3 3w d 6 1 5 6 7 型钢轴疲劳强度 材质：优选4 5 钢 强化方法：气体氮化 疲劳试验结果 编号 取样部位试验弯矩n m 断裂循环数断裂部位 l5 p3 6 0 0 通过 21 p3 7 0 0 通过 3l p3 8 0 0 通过 44 p3 9 0 0 通过 52 p 4 0 0 0 通过 66 p4 2 0 0 5 ，8 5 6 ，6 0 0 连杆圆角 71 p 4 0 0 0 2 ，0 3 0 ，9 0 0 连杆圆角 83 p3 8 0 0 2 ，4 4 6 ，0 0 0 连杆圆角 92 p3 6 0 0 通过 l o4 p3 8 0 0通过 1 16 p4 0 0 0通过 1 23 p4 2 0 0 通过 1 32 p4 4 0 0 2 ，0 18 ，6 0 0连杆圆角 1 43 p4 2 0 0 6 ，0 13 ，2 0 0连杆圆角 1 55 p4 0 0 0 8 ，4 3 3 ，9 0 0连杆圆角 疲劳极限 m i = 3 9 8 6 n m 山东大学工程硕士论文 该结果满足试验精度要求。 存活率为5 0 时的安全系数 n ( 5 0 ) = 1 7 2 ( 按最大爆发压力1 3 5k g c m 2 计算) 6 3 4 疲劳试验结果对比分析 表6 1 疲劳试验结果对比 曲轴材质球墨铸铁4 2 c r m o优选4 5 钢 极限弯矩n m 4 8 1 04 9 3 03 9 8 6 安全系数 221 7 2 从表6 1 可以看出，利用气体氮化加轴径圆角滚压强化的球墨铸铁的 疲劳强度接近于4 2 c r m o 合金钢曲轴的疲劳强度，大大超过了优选4 5 钢曲 轴的疲劳强度。 6 3 5 装车使用情况 w d 6 1 5 球墨铸铁曲轴疲劳试验通过后，我公司首先在国内售后服务市 场进行了实际装车运行试验，经过定点销售、重点跟踪三个月观察，在正 常使用情况下，该曲轴没有发生磨损、断裂等失效情况。 山东大学工程硕士论文 第七章全文总结 71开发过程总摅鞠 韩驾为e 弩奏霎絮4 表拦；托褪霎5 9 | i 1 割鲻抗拉强度一企$ 王琵m 稚篇萎蟹 笔鳃冲。 西囊啤瘦錾聊毡錾轴颈经ir 钟媲婀萋虱尊篱笆馑蓓棠爪丰i 鑫鬟j | 掰丑陋涯嶝理- 1 边j 菇辅豁囊雏匏_ i 丰i 酯墨歹丽缮答益商为铩鞘 雏释i 潦罐浣崩篓辔躺鬟彩一l 小于0 6 0 m m ，光亮层与扩散层之间结合牢固，不允许有黑色斑点存在。表 面硬度不小于h v o l 5 5 0 。 7 2 6其它按照j b t 6 7 2 7 2 0 0 0 内燃机曲轴技术条件和j b t 6 7 2 9 9 3 内 燃机曲轴、凸轮轴磁粉探伤有关规定执