曲軸產(chǎn)生裂紋的原因分析

杜浩鈞，武亞鵬

一、曲軸的介紹

以圖1所示曲軸為例進(jìn)行介紹。曲軸的原材料選用鍛件的棒料，材料為40Cr，力學(xué)性能為：σb≥736MPa，σs≥490MPa，δ5≥14%，ψ≥45%，AK≥39J，整體的調(diào)質(zhì)硬度為270～300HBW，曲拐、裝抱套位置要進(jìn)行高頻感應(yīng)淬火處理達(dá)42～48HRC。要嚴(yán)格保證工件的表面質(zhì)量及幾何公差尺寸。

圖 1

二、曲軸加工工藝流程分析

從原材料的鍛件棒料，經(jīng)過16道工序加工而成。具體的工藝工序流程見表1。

三、查找曲軸裂紋的原因

1. 對(duì)曲軸做著色滲透檢測

我公司內(nèi)部利用著色滲透無損檢測的方法對(duì)在制的曲軸進(jìn)行檢測，選擇了8根曲軸（其中6根是完成淬火工序，2根是完成調(diào)質(zhì)工序，6根是40Cr材質(zhì)，2根是42CrMo材質(zhì)）展開檢測，具體的檢測結(jié)果見表2。

（1）通過對(duì)表2中的8件曲軸進(jìn)行滲透無損檢測得出：凡是經(jīng)過淬火的工件，淬火部位與非淬火部位的連接區(qū)域都存在裂紋，并且開裂的現(xiàn)象比較嚴(yán)重。

（2）42CrMo材料的工件淬火后開裂現(xiàn)象比40Cr材料的工件淬火后開裂的現(xiàn)象要輕微。

（3）通過檢測發(fā)現(xiàn)工件淬火的部位與非淬火的部位連接處有嚴(yán)重的裂紋，如圖2所示。判斷曲軸在熱處理——高頻感應(yīng)淬火的工序產(chǎn)生的環(huán)形密麻裂紋。

2. 磁粉檢測

質(zhì)監(jiān)局第十二站的無損檢測專業(yè)人員來我公司進(jìn)行磁粉檢測，挑選了一根報(bào)廢的曲軸進(jìn)行了破壞性無損檢測，具體結(jié)果見表3（淬火處理的40Cr，磨削位置在兩端主瓦抱套安裝處）。

通過對(duì)此根曲軸進(jìn)行破壞性的無損檢測，得出由于淬火產(chǎn)生的裂紋深度在2.2～2.5mm，磨掉后的工件表面硬度為52～56HRC。

四、對(duì)樣件進(jìn)行熱處理試驗(yàn)

選取3種規(guī)格，每種2件，共6件，材料均為40Cr，長度均為100mm。具體的規(guī)格要求見表4。

工藝流程：粗車后對(duì)工件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理達(dá)240～280HBW→對(duì)工件進(jìn)行磨削加工（見光即可），做滲透檢測、測工件的表面硬度→精車工件達(dá)表4的精車尺寸要求→測工件表面上的硬度，高頻感應(yīng)淬火達(dá)42～48HRC→對(duì)工件進(jìn)行磨削加工達(dá)表4的精磨尺寸要求→做滲透檢測、測工件的表面硬度。

檢測后結(jié)果見表5。

表 1

表 2

五、確定高頻感應(yīng)淬火工藝

通過對(duì)淬火工藝參數(shù)的調(diào)整，得到了理想的高頻感應(yīng)淬火工藝，見表6。

圖 2

表 3

表 4

表 6