1. 曲轴铸造工艺
曲轴的作用是将活塞连杆传来的推力变为旋转的扭力,将活塞的往复直线运动变为曲轴圆周旋转举动,然后通过飞轮将发动机转矩输送给传动系统,同时还驱动发动机的配气机构以及其他辅助装置。
当这些力和力矩自身达到平衡时,平衡重还可用来减轻主轴承的负荷。
平衡重的数目、尺寸和安置位置要根据发动机的气缸数、气缸排列形式及曲轴形状等因素来考虑。
平衡重一般与曲轴铸造或锻造成一体,大功率柴油机平衡重与曲轴分开制造,然后用螺栓连接在一起。简单来说,曲轴的作用就是将发动机活塞的直线往复运动转换成旋转运动,并将动力统一输出,是发动机里的核心部件。
2. 曲轴锻造工艺
曲轴实际就是多拐偏心轴,车床加工原理与加工倔心轴基本相同。所以对尺寸小、偏心距不大的曲轴车床可直接用棒料车削成形。车床主要步骤如下:
(1)将棒科车成光轴(留有足够的加工余量);
(2)在工件的两端面上划出中心点和偏心点并打好样冲服;
(3)钻两端中心孔:
(4)(用两顶尖顶住轴颈中心}L,粗车轴颈并留余量;
(5)用两顶尖顶住一拐颈中心孔,粗车拐颈和两侧面;
(6)用两顶尖顶住另一拐颈中心孔,粗车拐颈和两侧面。
接下来是车床半精车、精车、磨等,这要根据所加工零件的技术要求和单位的设备工艺条件来确定完整的工艺路线。
对于大型多拐曲轴,一般用锻件(锻钢)或铸件(铸钢或球墨铸铁)。
车床加工这类曲轴时,一般用车床偏心卡盘的专用曲轴车床或设计制造专用工具进行加工。
3. 曲轴铸造工艺装备
铸造曲轴与锻造曲轴的区别和优势:
1.原理不同
铸造曲轴:主要是以冲天炉为主的生产设备,铁水未进行预脱硫处理;其次是高纯生铁少、焦炭质量差。采用冲天炉熔化铁水,经炉外脱硫。
锻造曲轴:以热模锻压力机、电液锤为主机的自动线是锻造曲轴生产的发展方向,这些生产线将普遍采用。
2.工艺特点不同
铸造曲轴:该工艺制作的砂型具有无反弹变形量等特点。
4. 汽车曲轴铸造方法
随着社会工业的发展,内燃机的运用越来越得到推广,而内燃机的动力输出就是依靠活 塞与曲轴的相互配合,从而实现能量的传递,推动社会的进步。
并且,在整个能量传递的过 程中曲轴所受的载荷有:扭转载荷、弯曲载荷、剪切应力等,故而要选用强度和刚度较大的 材料才能使得曲轴正常的工作。
这样不仅能提高曲轴的寿命,还能提高相应的经济效益。
在 传统的曲轴加工中都是有铸造加工出毛坯件,之后再进一步精加工。
在社会进步的过程中也 产生了一些新生的加工方法,对于铸造来说,制作出来的工件其强度和刚度往往存在不足, 而现代制造方法中能够很好地避免这一问题的产生。
通过加工中心可以是一根棒料加工出相 应的曲轴,并且无论在精度、强度还是刚度上是传统制造方法所达不到的。
另外,采用加工 中心加工,还能够大大提高工作效率,降低工人的劳动强度,
5. 曲轴铸造工艺流程
砂型铸造:在砂型中生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。
工艺流程:
砂型铸造工艺流程
技术特点:
1、适合于制成形状复杂,特别是具有复杂内腔的毛坯;
2、适应性广,成本低;
3、对于某些塑性很差的材料,如铸铁等,砂型铸造是制造其零件或,毛坯的唯一的成形工艺。
应用:汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件
(2)熔模铸造(investmentcasting)
熔模铸造:通常是指在易熔材料制成模样,在模样表面包覆若干层耐火材料制成型壳,再将模样熔化排出型壳,从而获得无分型面的铸型,经高温焙烧后即可填砂浇注的铸造方案。常称为“失蜡铸造”。
工艺流程:
熔模铸造工艺流程
工艺特点
优点:
1、尺寸精度和几何精度高;
2、表面粗糙度高;
3、能够铸造外型复杂的铸件,且铸造的合金不受限制。
缺点:工序繁杂,费用较高
应用:适用于生产形状复杂、精度要求高、或很难进行其它加工的小型零件,如涡轮发动机的叶片等。
(3)压力铸造(die casting)
压铸:是利用高压将金属液高速压入一精密金属模具型腔内,金属液在压力作用下冷却凝固而形成铸件。
工艺流程:
工艺特点
优点:
1、压铸时金属液体承受压力高,流速快
2、产品质量好,尺寸稳定,互换性好;
3、生产效率高,压铸模使用次数多;
4、适合大批大量生产,经济效益好。
缺点:
1、铸件容易产生细小的气孔和缩松。
2、压铸件塑性低,不宜在冲击载荷及有震动的情况下工作;
3、高熔点合金压铸时,铸型寿命低,影响压铸生产的扩大。
应用:压铸件最先应用在汽车工业和仪表工业,后来逐步扩大到各个行业,如农业机械、机床工业、电子工业、国防工业、计算机、医疗器械、钟表、照相机和日用五金等多个行业。
(4)低压铸造(low pressure casting)
低压铸造:是指使液体金属在较低压力(0.02~0.06MPa)作用下充填铸型,并在压力下结晶以形成铸件的方法.。
工艺流程:
技术特点:
1、浇注时的压力和速度可以调节,故可适用于各种不同铸型(如金属型、砂型等),铸造各种合金及各种大小的铸件;
2、采用底注式充型,金属液充型平稳,无飞溅现象,可避免卷入气体及对型壁和型芯的冲刷,提高了铸件的合格率;
3、铸件在压力下结晶,铸件组织致密、轮廓清晰、表面光洁,力学性能较高,对于大薄壁件的铸造尤为有利;
4、省去补缩冒口,金属利用率提高到90~98%;
5、劳动强度低,劳动条件好,设备简易,易实现机械化和自动化。
应用:以传统产品为主(气缸头、轮毂、气缸架等)。
(5)离心铸造(centrifugal casting)
离心铸造:是将金属液浇入旋转的铸型中,在离心力作用下填充铸型而凝固成形的一种铸造方法。
工艺流程:
工艺特点
优点:
1、几乎不存在浇注系统和冒口系统的金属消耗,提高工艺出品率;
2、生产中空铸件时可不用型芯,故在生产长管形铸件时可大幅度地改善金属充型能力;
3、铸件致密度高,气孔、夹渣等缺陷少,力学性能高;
4、便于制造筒、套类复合金属铸件。
缺点:
1、用于生产异形铸件时有一定的局限性;
2、铸件内孔直径不准确,内孔表面比较粗糙,质量较差,加工余量大;
3、铸件易产生比重偏析。
应用:
离心铸造最早用于生产铸管,国内外在冶金、矿山、交通、排灌机械、航空、国防、汽车等行业中均采用离心铸造工艺,来生产钢、铁及非铁碳合金铸件。其中尤以离心铸铁管、内燃机缸套和轴套等铸件的生产最为普遍。
(6)金属型铸造(gravity die casting)
金属型铸造:指液态金属在重力作用下充填金属铸型并在型中冷却凝固而获得铸件的一种成型方法。
工艺流程:
工艺特点
优点:
1、金属型的热导率和热容量大,冷却速度快,铸件组织致密,力学性能比砂型铸件高15%左右。
2、能获得较高尺寸精度和较低表面粗糙度值的铸件,并且质量稳定性好。
3、因不用和很少用砂芯,改善环境、减少粉尘和有害气体、降低劳动强度。
缺点:
1、金属型本身无透气性,必须采用一定的措施导出型腔中的空气和砂芯所产生的气体;
2、金属型无退让性,铸件凝固时容易产生裂纹;
3、金属型制造周期较长,成本较高。因此只有在大量成批生产时,才能显示出好的经济效果。
应用:金属型铸造既适用于大批量生产形状复杂的铝合金、镁合金等非铁合金铸件,也适合于生产钢铁金属的铸件、铸锭等。
6. 曲轴铸造工艺分析
柴油机曲轴用球墨铸铁的多。铸铁有很多优点,不变形,易加工,铸造毛坯下来,直接可以机加。缺点是断裂保证不了。
锻造曲轴加工就麻烦多了,由于材质属碳钢的,所以要经过材质处理,锻压成形,机加起来,硬度也不好掌握。
锻造曲轴比铸铁的轻便的多,但容易弯曲变形。比较起来,球墨铸铁还是很好的。
7. 曲轴的铸造工艺
铸造曲轴优点:能够直接铸造成型(近终型制造),成本低,效率高,铸造后只需要少量的机加工修整即可。(这些恰恰是锻造不能满足的)
铸造曲轴缺点:力学强度低,尤其是铸造会造成各种偏析(晶内偏析、宏观偏聚及各种成分偏析等),以及从外表面到内芯部的晶粒不一致(外表面开始是较大柱状晶,逐渐过渡到内芯部得等轴晶),因此性能会有比较差。从晶粒可以推测,疲劳性能也不好,如果用于高强度、高周数的循环载荷会不合适。而且还会有铸造应力。(这些恰恰又是锻造材料能解决的问题。)
基本上以上也是一般的锻造与铸造的优缺点。