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斯太尔车曲轴再生氮化新工艺

文章来源: 更新时间:2013-11-13

  ● 丹东纺织高等专科学校 姜心 范立敏
  ● 沈阳绿岛表面技术开发中心 王英杰
  ●本文摘自2000年第二期《重型汽车》

  1 斯太尔曲轴的特点
  斯太尔曲轴轴颈表面不是经过淬火而是经过气(液)体氮化处理。其主要优点是:1表面硬度高(HV0.1800),加之渗层的氮化物,可提高轴颈表面的耐磨性;2由于氮化物引起渗层体积膨胀,因而在轴颈表层及根部R处产生较大的有益压应力,可使曲轴疲劳强度提高30%以上。然而,氮化也有其不足之处。氮化扩散层深度仅0.15~0.20mm,而高硬度的白亮层仅约0.015mm,轴颈表面在直径上只要磨损0.03mm左右,其表面硬度会突然降至HV0.1300。这就是斯太尔曲轴为什么不能像淬火曲轴那样直接减级使用的原因。斯太尔曲轴制造工艺复杂,价格昂贵,若不能减级使用,对用户来说是不经济的。对此,有没有好的解决方案?
  2 恢复曲轴尺寸的最佳工艺—微流埋弧自动焊
  此前,人们普遍采用镀铁和喷涂工艺恢复曲轴尺寸,但都存在结合强度低、易脱皮、根部R镀(喷)不良、不易进行氮化处理等缺陷。绿岛曲轴缸体再生中心引进在美国普遍采用的微流埋弧自动焊新技术,经过大量试验改进,使焊层硬度、结合强度及表面光洁度等各项技术指标满足了曲轴机械性能的要求。特别是采用细丝微流等弱规范和必要的热处理,彻底消除了焊接应力,保持疲劳强度基本不降低。
  3 斯太尔曲轴表面硬化的最佳工艺—辉光离子氮化
  就斯太尔曲轴而言,不论是单纯减级还是埋弧自动焊恢复尺寸,对其轴颈表面进行辉光离子氮化处理当是最佳硬化工艺。与气(液)体氮化相比,离子氮化不生成脆性相及疏松层,渗层致密,提高了曲轴的耐磨性和抗疲劳性能。有资料介绍,同样厚度的渗层其耐磨性通常是气体渗氮的两倍。相对气体氮化高温出炉水淬而言,离子氮化的曲轴在真空条件下随炉冷却,因而不产生新的应力和变形,提高了形位精度稳定性。此外,离子氮化还有节能、无污染、无异味、工作环境好等优点。
  4 斯太尔曲轴修复方案的选择
  虽然斯太尔曲轴不能直接减级使用,但只要遵循"减级必氮化"的原则,不仅可以减一级,完全可以减四级。从修理费用和修后质量看,建议对磨损不严重且能直接减级使用的曲轴,最好直接减级氮化使用;焊一、二节即可的就不要全部轴颈恢复标准尺寸。有些客户担心减级后易断轴,其实这种担心是不必要的。根据有二:1、从曲轴设计安全系数角度考虑,对于Ø80~Ø100的轴颈减少1~2mm,对疲劳强度可说无丝毫影响;2、轴颈根部R磨削及轴颈化瓦是造成断轴的主要原因。一般单节化瓦的曲轴可单节恢复尺寸,整轴不能再减级了再整轴恢复标准尺寸。当然,弯曲校直、表面探伤、止推氩弧焊及整轴动平衡往往也是必不可少的工序。
  5 其它曲轴的修复
  凡是采用氮化工艺制造的曲轴,发杭发X6130Q、依卡露斯等,对其修复的最佳工艺当然还是要氮化处理。但对淬火曲轴,均可减级直接使用。对化瓦超限无法减级的要用微流埋弧自动焊恢复尺寸,如有更高要求,还可增加一道离子氮化工序。
  6 缸体修复
  在使用过程中,往往出现曲轴某一道轴颈连续化瓦现象,这时应考虑到发动机缸体瓦座是否出现问题,如主轴瓦座孔磨损、变形、圆柱度和同轴度超差、瓦盖止口由过盈变为间隙等。此时可采用专用镀液和专用设备工具修复缸体。特别是斯太尔缸体更有其特殊性,即七道瓦盖是一体的,属于薄壁结构复杂件,烧铜焊或铸铁堆焊常造成缸体变形,以致无法挽救而报废。为克服上述工艺之不足,可采用如下工艺修复斯太尔缸体主轴座孔:座孔轻微超差,以刷镀为主修复;座孔严重超差,采用将孔镗大Ø1再配外圆加大Ø1的主轴瓦的特殊工艺修复。这样修好的缸体,其质量完全可与新缸体相比。
  7 注意事项
  要保证高质量的修复,需要修复者、装配工、驾驶员三者良好的合作。装配修理时,要彻底清洗表面和油道(因为十个化瓦九个脏);试车时更要特别注意机油压力是否正常;新修的发动机投入运行时,要按磨合要求操作。这样,修复的曲轴和缸体的耐用性就可以和新品相媲美了,就可节约大量资金用于其它建设。

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