曲轴将发动机动力通过变速器、后桥传到车轮,使车轮承受扭转力与冲击。早期半轴采用调质处理。现在曲轴绝大部分已采用超音频淬火设备淬火工艺。曲轴法兰与杆部硬化层的连续与否,以及杆部硬化层深度与直径之比,是提高曲轴疲劳强度的关键。曲轴一般采用40Cr、40MnB与42CrMo钢制造。
曲轴超音频淬火设备淬火的方法,一般有扫描淬火法与一次加热法两种。扫描淬火法适用于多品种的批量生产;一次加热法一般适用于在专机上进行大批量生产。从生产率、淬火质量、节能效果与生产成本进行比较,一次加热法比扫描淬火法为优,但需要大功率电源、大流量水泵,且专用感应器结构也较复杂,所以一次投资费用很大,只适用于大批量在线生产。下面简单介绍一下扫描淬火法。
曲轴超音频淬火设备扫描淬火法一般采用立式通用淬火机床或专用淬火机床。曲轴感应器的结构,要能首先加热法兰面到淬火温度,然后对杆部与花键部进行扫描淬火,现代曲轴淬火的技术要求中,对法兰面淬火通常规定,法兰面淬火直径不小于x,此x值越大,对感应器的设计要求越高。同时由于加热法兰面时,工件不移动,因此靠近法兰圆角处的杆部,其加热总时间较长,即等于法兰加热时间加上扫描加热时间,因此该区段硬化层特深。另一特点是,当扫描淬火到杆部与花键过渡段时,有效圈上的磁力线常会产生偏移,即杆部未加热到过渡区段,而花键部先加热起来(此现象当花键外径比杆部外径大得越多时,越显著)。工艺上常采用在此过渡区段降低扫描速度的办法,使该段温度通过传导而均匀起来。曲轴通过超音频淬火设备扫描淬火后,由于没有自回火形成,因此需要补充回火,回火工艺常采用感应回火。
曲轴超音频淬火设备淬火质量应按图样技术要求硬度、深度及硬化区域。有资料曾进行受扭场合下感应淬火硬化层深度的研究,通过许多试验,得出如下观点:1、有效硬化层深度对轴的静态性能较为重要。认为轴直径的15%可作为合适的有效硬化层深度。2、总硬化深度(包括硬化过渡层)对轴的疲劳性能十分重要,.认为轴直径的25%可作为合适的总硬化层深度。