發(fā)動機曲軸生銹影響因素淺析

彭峰

摘 要：發(fā)動機曲軸軸頸生銹會導(dǎo)致曲軸裝配后無法正常旋轉(zhuǎn)，軸頸和軸瓦異常磨損等質(zhì)量問題。生產(chǎn)現(xiàn)場鑄鐵件曲軸生銹情況比較常見也難于控制，生銹后曲軸報廢和返修成本較高。本文就曲軸生銹問題影響因素進行各方面分析，使得在實際生產(chǎn)中曲軸生銹問題可得到快速抑制解決。

關(guān)鍵詞：曲軸生銹;清洗液;溫濕度

1 研究曲軸生銹影響因素的背景

曲軸在發(fā)動機中的工作環(huán)境非常惡劣，轉(zhuǎn)速非常高，載荷非常大。如果曲軸軸頸表面生銹會直接影響運動副的運動效果。如果生銹嚴重會影響到曲軸的疲勞壽命，嚴重時會導(dǎo)致曲軸斷裂，因此曲軸表面不允許有任何生銹情況。鑄鐵生銹是一個化學(xué)反應(yīng)過程，鐵生銹需同時接觸到水和氧氣，氧氣溶解在水里，鐵與氧氣、水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生生銹現(xiàn)象。生產(chǎn)現(xiàn)場較難控制曲軸不與水和氧氣接觸?；诖吮尘埃槍ηS生銹問題進行原因分析。

2 曲軸生銹問題分析

本文以我司N系列曲軸為列來分析生銹因素和預(yù)防控制。曲軸生產(chǎn)最后一道工序為最終清洗機，經(jīng)清洗、吹干后，在曲軸表面形成一層清洗液防護膜，用于隔絕金屬與氧氣接觸，起到較好的防銹效果。針對曲軸生銹問題，目前我司主要從以下幾個方面進行分析控制。

2.1 清洗設(shè)備影響因素分析

2.1.1 工件干燥時間不足

鐵與氧氣、水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生生銹現(xiàn)象。當(dāng)經(jīng)過最終清洗機后的曲軸表面干燥度不足，表面殘留水珠就會加速曲軸生銹?，F(xiàn)場通過延長曲軸經(jīng)過清洗機真空干燥工位的時間來提升表面干燥度。吹干時間越長，吹干效果越好，但也得綜合考慮生產(chǎn)效率，干燥工位節(jié)拍應(yīng)滿足生產(chǎn)線整體節(jié)拍要求。

2.1.2 工件吹干噴嘴偏移

曲軸清洗干燥工位是靠吹氣噴嘴對準(zhǔn)曲軸表面進行干燥作業(yè)。如果噴嘴位置偏移未對準(zhǔn)工件表面或噴嘴堵塞均會導(dǎo)致工件表面存在水珠情況。為避免出現(xiàn)以上兩種情況，需定期檢查噴嘴位置和噴嘴是否堵塞。

2.2 曲軸物料影響因素分析

2.2.1 曲軸成分不符合要求

鑄鐵金屬成分及其占比不同，抗氧化能力不同，表現(xiàn)出的生銹程度也不同。為避免因為曲軸毛坯成分異常波動導(dǎo)致生銹，工廠內(nèi)部需對每批次曲軸毛坯來料進行成分分析（如圖1），將每次分析數(shù)據(jù)錄入分析控制圖中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某種元素比例異常時及時反饋毛坯鑄造供應(yīng)商進行調(diào)查并加嚴控制。同時毛坯鑄造商在生產(chǎn)配料時也需嚴格按照過程控制計劃進行配比生產(chǎn)，從源頭控制曲軸毛坯各成分比例合理。

2.2.2 曲軸毛坯空隙較大

曲軸為鑄鐵件，如果毛坯形成內(nèi)部孔隙不均勻，出現(xiàn)較大較多的情況，則水分會殘留在孔隙內(nèi)不易揮發(fā)進而導(dǎo)致容易氧化生銹。為避免出現(xiàn)孔隙較大情況，來料抽檢時需對毛坯金相組織進行監(jiān)控，如對組織球數(shù)、球化率、鐵素體大小和牛眼率等監(jiān)控測量。

2.3 最終清洗機清洗液影響因素分析

清洗劑具有一定的防銹能力，不同清洗液濃度防銹效果差異較大，我司將清洗液濃度控制在2%～4%，在這個范圍內(nèi)濃度越高防銹能力越好。日常需每天對清洗液濃度進行檢測，如發(fā)現(xiàn)偏低情況需及時補充清洗劑。清洗液采用清洗劑和自來水配液。自來水經(jīng)過氯或氯化物消毒，引入了氯離子。清洗液經(jīng)過一段時間的使用，水分蒸發(fā)濃縮導(dǎo)致清洗液氯離子含量會越來越高。氯離子會與鐵元素發(fā)生反應(yīng)，腐蝕工件表面。日?；瘜W(xué)品實驗室需每周對清洗液氯離子含量進行檢測分析，要求<200PPM。清洗液溫度越高，水分蒸發(fā)越快，干燥效果越好。溫度越高可避免水分殘留導(dǎo)致生銹但溫度過高會破壞清洗液的有效成分影響清洗效果，因此需控制在合理范圍內(nèi)，目前控制在40～45度。日常需每班次點檢清洗液溫度并錄入溫度SPC控制圖，當(dāng)有異常趨勢時及時調(diào)整處理。清洗液的產(chǎn)品品質(zhì)具有很強的時效性，當(dāng)清洗液長時間使用會導(dǎo)致防銹能力下降，需定期更換，目前需每月更換一次清洗液。

2.4 曲軸存儲環(huán)境影響因素分析

空氣中相對濕度越高，金屬表面水膜越厚，空氣中的氧透過水膜到金屬表面作用進而導(dǎo)致金屬生銹。當(dāng)相對濕度達到一定數(shù)值時，腐蝕速度大幅上升，這個數(shù)值稱為臨界相對濕度。鐵元素的臨界相對濕度為65%，因此需將曲軸存儲的環(huán)境濕度控制到65%以下。環(huán)境溫度對曲軸生銹同樣影響較大，特別是當(dāng)相對濕度達到臨界值時，溫度的影響明顯加劇，溫度每增加10℃，銹蝕速度提高兩倍。目前需將存儲環(huán)境溫度控制在20～28度。

3 總結(jié)

曲軸生銹是一個影響因素較多的問題，需對每個影響因素均加強過程控制，當(dāng)多個影響因素均控制不佳時會加重生銹情況。比較常見的工件表面未吹干導(dǎo)致水分殘留是直接原因，清洗液防銹能力低、存儲環(huán)境相對濕度差是次要原因。當(dāng)出現(xiàn)生銹問題時可同時從以上幾方面進行分析，快速鎖定問題原因，進行相應(yīng)的調(diào)整，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻：

[1]郭澤熙.淺議生鐵變成鐵銹的化學(xué)過程[J].化工管理，2017（20）.