本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的零部件制造領(lǐng)域，特別是一種稀土微量元素鐵碳合金曲軸及其制造方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，“科技創(chuàng)新，自主創(chuàng)新”已成為當(dāng)今工業(yè)發(fā)展的主流，我國(guó)工業(yè)逐步向集約型、節(jié)能減排、低碳高效的方向發(fā)展。內(nèi)燃機(jī)是目前世界上熱效率最高，因而也是應(yīng)用得最為廣泛的一種熱力機(jī)械。中小功率內(nèi)燃機(jī)主要用于汽車(chē)、拖拉機(jī)、工程機(jī)械和軍用車(chē)輛等方面。大型內(nèi)燃機(jī)則用于機(jī)車(chē)、船舶、軍艦以及工礦固定動(dòng)力與發(fā)電裝置等方面，應(yīng)用范圍包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通和國(guó)防建設(shè)等各個(gè)領(lǐng)域。而曲軸是內(nèi)燃機(jī)重要的零部件之一，曲軸質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著內(nèi)燃機(jī)的性能和壽命。曲軸受到周期性不斷變化的交變載荷作用，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)和橫向與縱向振動(dòng)，承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、沖擊等多種應(yīng)力以及高溫及腐蝕的作用，工作環(huán)境十分惡劣。目前市場(chǎng)上的曲軸往往因?yàn)閺?qiáng)度、耐疲勞性等機(jī)械性能不夠好導(dǎo)致曲軸的斷軸率偏高。為了解決這一問(wèn)題，科研單位與企業(yè)的技術(shù)人員在不斷地探索、研究，致力于對(duì)曲軸的制造進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，雖然取得了一定的進(jìn)展，但在實(shí)際運(yùn)用中仍然存在著尚未克服的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服以上不足，提供一種稀土微量元素鐵碳合金曲軸及其制造方法。該曲軸的制造方法就是以鐵碳合金為基礎(chǔ)加入一些稀土微量元素再通過(guò)高技術(shù)的工藝步驟最終將此曲軸制造而成。該種制造方法所制造的曲軸各項(xiàng)機(jī)械性能得以提高，曲軸的斷裂概率得到明顯的降低，有力的提高了曲軸的使用壽命。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種稀土微量元素鐵碳合金曲軸的制造方法，包括如下步驟：

(1)圖樣設(shè)計(jì)：數(shù)字化設(shè)計(jì)改進(jìn)圖樣要求，對(duì)典型曲軸進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)研究，通過(guò)三維造型設(shè)計(jì)和對(duì)斷軸截面的受力及應(yīng)力分析，改進(jìn)曲柄形狀、軸頸圓角等結(jié)構(gòu)尺寸；

(2)鑄造毛坯：以鐵碳合金為基礎(chǔ)，添加稀土、銅、錫、鎂，在成分添加過(guò)程中由HF-06B型數(shù)字化爐前鐵水質(zhì)量管理儀自動(dòng)檢測(cè)合金成分，保證材料合金成分配比的精準(zhǔn)，然后將成分含量為鐵80％、碳5.6％、稀土4.6％、銅0.2％、錫0.012％、鎂7.5％、其他合金雜質(zhì)2.088％ 的鐵水倒入砂型鑄模進(jìn)行鑄造，鑄造完成后，待冷卻至室溫，將曲軸取出；

(3)機(jī)械加工：對(duì)鑄造好的曲軸毛坯加工的各主要工序，全部采用數(shù)控或數(shù)顯機(jī)床設(shè)備；

(4)表面熱處理：將加工后的曲軸進(jìn)行尺寸檢測(cè)，合格后的曲軸采用網(wǎng)帶爐正火+等離子體碳氮共滲的熱處理工藝；

(5)磨削加工：將進(jìn)行熱處理后的曲軸固定在數(shù)控磨床上進(jìn)行磨削加工，并且采用SRT-6200數(shù)字化表面粗糙度測(cè)量?jī)x，檢測(cè)零件曲軸連桿頸的表面粗糙度具體準(zhǔn)確數(shù)值，確保連桿頸的表面粗糙度Ra值≤0.4微米；

(6)探傷工藝：對(duì)熱處理后的零件進(jìn)行兩道探傷工藝，即采用CUT-518型超聲波探傷儀和磁粉探傷機(jī)對(duì)單缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)稀土微量元素鐵碳合金系列曲軸進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，將內(nèi)部有缺陷，表面有細(xì)微裂紋的零件去除。

本發(fā)明的技術(shù)原理是：本工藝通過(guò)改變曲軸材質(zhì)的成分比重，從根本上增強(qiáng)了曲軸的各綜合機(jī)械性能；曲軸的尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用數(shù)字化應(yīng)力分析從而改進(jìn)曲柄形狀、軸頸圓角，提高曲軸抗彎曲、抗剪切應(yīng)力水平；曲軸加工的各工藝步驟也均采用領(lǐng)先技術(shù)設(shè)備，保證曲軸的尺寸精度、形狀位置精度；最后兩道探傷工藝免除產(chǎn)品的質(zhì)量隱患。

本發(fā)明的有益效果是：一種稀土微量元素鐵碳合金曲軸及其制造方法，通過(guò)添加稀土微量元素以及采用領(lǐng)先技術(shù)的加工工藝步驟，保證了材料合金成分配比的精準(zhǔn)，提高曲軸的強(qiáng)度、延伸率、耐磨性、耐疲勞性等綜合機(jī)械性能，延長(zhǎng)曲軸的使用壽命，降低正常使用過(guò)程中的斷軸率，提高生產(chǎn)效率。

附圖說(shuō)明

下面是結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述：

圖是一種稀土微量元素鐵碳合金曲軸的形狀結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

一種稀土微量元素鐵碳合金曲軸的制造方法，包括如下步驟：

(1)圖樣設(shè)計(jì)：數(shù)字化設(shè)計(jì)改進(jìn)圖樣要求，對(duì)典型曲軸進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)研究，通過(guò)三維造型設(shè)計(jì)和對(duì)斷軸截面的受力及應(yīng)力分析，改進(jìn)曲柄形狀、軸頸圓角等結(jié)構(gòu)尺寸；

(2)鑄造毛坯：以鐵碳合金為基礎(chǔ)，添加稀土、銅、錫、鎂，在成分添加過(guò)程中由HF-06B型數(shù)字化爐前鐵水質(zhì)量管理儀自動(dòng)檢測(cè)合金成分，保證材料合金成分配比的精準(zhǔn)，然后將成分含量為鐵80％、碳5.6％、稀土4.6％、銅0.2％、錫0.012％、鎂7.5％、其他合金雜質(zhì)2.088％ 的鐵水倒入砂型鑄模進(jìn)行鑄造，鑄造完成后，待冷卻至室溫，將曲軸取出；

(3)機(jī)械加工：對(duì)鑄造好的曲軸毛坯加工的各主要工序，全部采用數(shù)控或數(shù)顯機(jī)床設(shè)備；

(4)表面熱處理：將加工后的曲軸進(jìn)行尺寸檢測(cè)，合格后的曲軸采用網(wǎng)帶爐正火+等離子體碳氮共滲的熱處理工藝；

(5)磨削加工：將進(jìn)行熱處理后的曲軸固定在數(shù)控磨床上進(jìn)行磨削加工，并且采用SRT-6200數(shù)字化表面粗糙度測(cè)量?jī)x，檢測(cè)零件曲軸連桿頸的表面粗糙度具體準(zhǔn)確數(shù)值，確保連桿頸的表面粗糙度Ra值≤0.4微米；

(6)探傷工藝：對(duì)熱處理后的零件進(jìn)行兩道探傷工藝，即采用CUT-518型超聲波探傷儀和磁粉探傷機(jī)對(duì)單缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)稀土微量元素鐵碳合金系列曲軸進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，將內(nèi)部有缺陷，表面有細(xì)微裂紋的零件去除。

一種稀土微量元素鐵碳合金曲軸及其制造方法，通過(guò)添加稀土微量元素以及采用領(lǐng)先技術(shù)的加工工藝步驟，保證了材料合金成分配比的精準(zhǔn)，提高曲軸的強(qiáng)度、延伸率、耐磨性、耐疲勞性等綜合機(jī)械性能，延長(zhǎng)曲軸的使用壽命，降低正常使用過(guò)程中的斷軸率，提高生產(chǎn)效率。