锻
造
实
验
报
告
通过实践 观察 了解充分掌握曲轴的锻造工艺过程及锻造工艺实验
青海曲轴厂
（1）曲轴锻造选用材料:45钢、40Cr、38CrMoAl 45钢的处理要求：
45钢调质硬度在HRC20~HRC30之间；
45钢淬火硬度在HRC55~58之间,极限值可达HRC62；
45号钢要放置15-20天才能使用,是因为要进行时效处理,使钢的性能稳定下来，
实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58 45号钢，是GB中的叫法，JIS中称为:S45C，ASTM中称为1045，080M46，DIN称为：C45 45号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工，模具中常用来做模板，梢子，导柱等，但须热处理 。
实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58）。 2.45钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。
调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质+表面淬火提高零件表面硬度。
40Cr力学性能：
试样毛坯尺寸（mm）：25 热处理：
第一次淬火加热温度（℃）：850；冷却剂：油 第二次淬火加热温度（℃）：- 回火加热温度（℃）：520；冷却剂：水、油 抗拉强度（σb/MPa）：≥980 屈服点（σs/MPa）：≥785 断后伸长率（δ5/%）：≥9 断面收缩率（ψ/%）：≥45 冲击吸收功（Aku2/J）：≥47 布氏硬度（HBS100/3000）（退火或高温回火状态）：≤207 38CrMoAl力学性能
抗拉强度 σb (MPa)：≥980(100) 屈服强度σs (MPa)：≥835(85) 伸长率 δ5 (%)：≥14 断面收缩率 ψ (%)：≥50 冲击功 Akv (J)：≥71
冲击韧性值 αkv (J/cm2)：≥88(9) 硬度 ：≤229HB
试样尺寸：试样毛坯尺寸为30mm
与铸件相比
金属经过锻造加工后能改善其组织结构和力学性能。铸造组织经过锻造方法热加工变形后由于金属的变形和再结晶，使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒较细、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了金属的塑性和力学性能。
铸件的力学性能低于同材质的锻件力学性能。此外，锻造加工能保证金属纤维组织的连续性，使锻件的纤维组织与锻件外形保持一致，金属流线完整，可保证零件具有良好的力学性能与长的使用寿命采用精密模锻、冷挤压、温挤压等工艺生产的锻件，都是铸件所无法比拟的
锻件是金属被施加压力，通过塑性变形塑造要求的形状或合适的压缩力的物件。这种力量典型的通过使用铁锤或压力来实现。铸件过程建造了精致的颗粒结构，并改进了金属的物理属性。在零部件的现实使用中，一个正确的设计能使颗粒流在主压力的方向。铸件是用各种铸造方法获得的金属成型物件，即把冶炼好的液态金属，用浇注、压射、吸入或其它浇铸方法注入预先准备好的铸型中，冷却后经落砂、清理和后处理等，所得到的具有一定形状，尺寸和性能的物件
坯料查抄 →铣端面 →铣两头面质量中心孔 →铣定位夹紧面 →粗车轴颈及端头连杆颈 →钻油道孔 →查抄油孔两头面孔 →精车轴颈 →精车端面 →精车
→精车
→滚压 →精磨塔轮、齿轮及前油封轴颈 →精车止推面、法兰端面及定位轴颈 →精磨主轴颈及后油封轴颈 →精磨连杆轴颈 →铣键槽 →油道孔孔口倒角 →洗濯 →油孔口抛口 →动均衡 →减外增补均衡去重 →清算键槽及油道孔 →抛光 →清算 →终检 →防锈 →包装
（1）曲轴中频感应淬火
曲轴中频感应淬火将采用微机监控闭环中频感应加热装置，具有效率高、质量稳定、运行可控等特点。
（2）曲轴软氮化
对于大批量生产的曲轴来说，为了提高产品质量，今后将采用微机控制的氮基气氛气体软氮化生产线。氮基气氛气体软氮化生产线由前清洗机（清洗干燥）、预热炉、软氮化炉、冷却油槽、后清洗机（清洗干燥）、控制系统及制气配气等系统组成。
（3）曲轴表面强化技术
球墨铸铁曲轴圆角滚压强化将广泛应用于曲轴加工中，另外，圆角滚压强化加轴颈表面淬火等复合强化工艺也将大量应用于曲轴加工中，锻钢曲轴强化方式将会更多地采用轴颈加圆角淬火处理。
曲轴是汽车发动机中的重要零件，它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构，同时，驱动配气机构和其它辅助装置。
曲轴在工作时，受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。
曲轴在使用过程中的主要损坏形式有如下两种：一是疲劳断裂．先在轴颈和圆角处产生疲劳裂纹．然后向曲柄深处发展，造成曲轴断裂．也有少数曲轴先在轴颈中部的油道内壁产生裂纹．发展为曲轴断裂；二是轴颈表面的严重磨损(尤以连杆轴颈为甚)。所以，曲轴主要应有较高的疲劳强度和良好的耐磨性。
对于曲轴的加工可以采用铸造或锻造。相比之下，铸造可以一次成型，锻造需要锻打，他们的后续热处理方式也有区别。铸造成性相对容易，锻造成型工艺要复杂，不过近些年的技术发展，大型水压机的出现，使得200kg以内工件的锻造成为可能，自由锻和热模锻的工艺不断完善，可以使锻造成型也比较容易。从内部组织看，铸造组织没有锻造组织性能稳定，铸造会有一系列砂眼，疏松，偏析等缺陷；锻造组织能做到均匀，把原材料缺陷组织缺陷消除等等。
为了得到机械性能较好的曲轴，我们采用冲压工艺来锻造曲轴。
曲轴的零件图如图所示，总长约560mm。胚件经计算约为50kg。
曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，曲轴的曲拐数目等于气缸数(直列式发动机)；V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。
曲轴示意图
主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。 连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。
曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处铸有(或紧固有)平衡重块。平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩，有时还用来平衡一部分往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳。
曲轴前端装有齿轮，驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成挡油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。
曲轴零件图所示，对于这种复杂的多拐零件，若采用机械加工的方法来加工，不仅材料利用率低，达不到强度要求，而且生产率低。曲轴的材料为49MnVS3，这种材料无法采用铸造成型，只能用模锻的方法成型。虽然模锻生产效率较高，但对于外形如此复杂的零件，如果聚料不均，很容易产生折叠和充不满等锻造缺陷。故这种多拐类曲轴的成型工艺相对复杂，模具设计与制造的难度也较大。 3》、曲轴的锻压特点
该曲轴除了具有一般锻压件的锻压规律外，也有它的工艺特点，主要包括形状复杂，及技术要求高，针对这些特点应采取相应的措施，分析如下： (1)形状复杂：
曲轴主轴颈与连杆轴颈不在同一轴上线，偏心距有一定的尺寸要求，并且两轴有较高的位置度要求，同时主轴颈与连杆轴颈间有较大的平衡块。因此在工艺设计中应解决以下问题：为了使曲轴成型时不产生折叠，就要在弯曲前加一道滚挤工序。 (2)技术要求高
曲轴技术要求较高，加工面多，需要保证的尺寸、形状、位置精度较多。加工时应要解决以下问题：拐的精度，直接影响到对凸轮运动的控制，为保证零件的成型质量，在终锻前加一道预锻工序。
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