大功率机车柴油机曲轴表面加工工艺

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在机车柴油机曲轴的生产过程中经常出现工艺裂纹，这不仅影响曲轴的加工质量，而且影响工厂生产计划的完成并造成很大的经济损失。研究发现，对于工艺流程复杂的工作，在每道冷、热加工工序后，其表面残余应力都有明显的变化。因此可将表面残余应力的变化规律作为分析与评判各工序合理性的一项重要的表征指标。本成果以曲轴为研究对象，采用磁弹性应力测量方法，对曲轴各工序后的表面残余应力状态进行无损检测，分析研究其变化规律，从而为确定曲轴的最佳冷、热加工工艺流程和工艺参数提供了科学方法。本成果适用于钢制曲轴、车轴、凸轮轴、连杆和齿轮等工艺流程复杂零部件的生产工艺优化和质量控制，也适用于工程结构中焊接件、铸钢件和热处理零部件的表面残余应力的测量及其消除工艺措施的优选。技术特点：本成果的技术特点（亦即关键技术）是如何无损、准确地测量出工件表面的残余应力值。本成果采用的是目前国际上先进的无损检测表面残余应力的方法一磁弹性应力测量法，其中准确地标定是应用此技术的关键之一，其技术特点为：1、标定试样与被测工件的微观组织一致；2、应尽量彻底地消除标定试样上的初始应力；3、工件上各测点的光洁度应与标定试样相应。由于该应力测量法为手工测量，因此其另一关键技术为手工检测技术，确保在各种测试条件下均能获得准确、稳定的表面应力测试结果。

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大功率机车柴油机曲轴表面加工工艺
【成果名称】    大功率机车柴油机曲轴表面加工工艺
【简要技术说明】根据铁道部1995年科技发展计划，对机车柴油机曲轴表面加工工艺进行了全面研究。
    机车柴油机曲轴在原有工艺生产过程中经常出现工艺裂纹，影响曲轴的加工质量，造成很大的经济损失。通过研究发现，在不正常的磨削工艺条件下，曲轴表面产生很大的残余拉应力，这是产生磨削裂纹的重要因素。因此，曲轴表面残余应力值是一项重要的表征指标，可用来分析与评判曲轴加工工艺的合理性，为优化工艺提供科学依据。研究课题组采用磁弹性应力测试仪和X射线应力仪作为主要检测手段开展研究，前者可简便、快速、准确地对实物曲轴表面残余应力进行无损检测；两种测试手段结合，可在实验室内对曲轴加工工艺与残余应力的关系开展各种深入的试验研究，据此优化曲轴的工艺流程和磨削工艺参数。
    根据研究项目要求，实现达到的性能指标如下：对240曲轴，①取消了8缸240曲轴的去应力退火工序，简化了热加工工艺流程；②优化了240曲轴的磨削工艺参数，优化后生产的240曲轴均未出现磨削裂纹；③成品曲轴表面压应力达-100MPa～-200MPa。对280曲轴，①分析研究表面残余应力的实测结果，提出了改进连杆颈圆根部的设计、加工工艺以及修理工艺的措施；②残余应力测试结果证明，保留去应力退火工序是合理的，因此课题的研究成果达到了项目计划要求的性能指标。
    240曲轴改进磨削工艺后，成品曲轴的表面残余压应力均可达到－100MPa～200MPa，有效地提高了曲轴的疲劳强度，使240曲轴的磨削加工质量高于国内同类曲轴。
    由中国科学技术信息研究所通过国际联机检索和国内联机检索，查找了与该课题有关的国内外文献及专利。检索结果为：国内外未见采用磁弹性方法跟踪测试实物曲轴各加工工序中表面残余应力状态和成品曲轴表面残余应力方面的文献及专利报道。残余应力沿曲轴硬化层深度分布规律的试验研究也具有创造性。
    240曲轴加工工艺改进后，每年已获得直接经济效益1O4.3万元；成品曲轴表面保持-100Mpa 以上的残余压应力，可显著提高其疲劳强度和疲劳寿命，保证运输安全，社会、经济效益更大。