曲軸產生裂紋的原因分析

杜浩鈞，武亞鵬

一、曲軸的介紹

以圖1所示曲軸為例進行介紹。曲軸的原材料選用鍛件的棒料，材料為40Cr，力學性能為：σb≥736MPa，σs≥490MPa，δ5≥14%，ψ≥45%，AK≥39J，整體的調質硬度為270～300HBW，曲拐、裝抱套位置要進行高頻感應淬火處理達42～48HRC。要嚴格保證工件的表面質量及幾何公差尺寸。

圖 1

二、曲軸加工工藝流程分析

從原材料的鍛件棒料，經過16道工序加工而成。具體的工藝工序流程見表1。

三、查找曲軸裂紋的原因

1. 對曲軸做著色滲透檢測

我公司內部利用著色滲透無損檢測的方法對在制的曲軸進行檢測，選擇了8根曲軸（其中6根是完成淬火工序，2根是完成調質工序，6根是40Cr材質，2根是42CrMo材質）展開檢測，具體的檢測結果見表2。

（1）通過對表2中的8件曲軸進行滲透無損檢測得出：凡是經過淬火的工件，淬火部位與非淬火部位的連接區域都存在裂紋，并且開裂的現象比較嚴重。

（2）42CrMo材料的工件淬火后開裂現象比40Cr材料的工件淬火后開裂的現象要輕微。

（3）通過檢測發現工件淬火的部位與非淬火的部位連接處有嚴重的裂紋，如圖2所示。判斷曲軸在熱處理——高頻感應淬火的工序產生的環形密麻裂紋。

2. 磁粉檢測

質監局第十二站的無損檢測專業人員來我公司進行磁粉檢測，挑選了一根報廢的曲軸進行了破壞性無損檢測，具體結果見表3（淬火處理的40Cr，磨削位置在兩端主瓦抱套安裝處）。

通過對此根曲軸進行破壞性的無損檢測，得出由于淬火產生的裂紋深度在2.2～2.5mm，磨掉后的工件表面硬度為52～56HRC。

四、對樣件進行熱處理試驗

選取3種規格，每種2件，共6件，材料均為40Cr，長度均為100mm。具體的規格要求見表4。

工藝流程：粗車后對工件進行調質處理達240～280HBW→對工件進行磨削加工（見光即可），做滲透檢測、測工件的表面硬度→精車工件達表4的精車尺寸要求→測工件表面上的硬度，高頻感應淬火達42～48HRC→對工件進行磨削加工達表4的精磨尺寸要求→做滲透檢測、測工件的表面硬度。

檢測后結果見表5。

表 1

表 2

五、確定高頻感應淬火工藝

通過對淬火工藝參數的調整，得到了理想的高頻感應淬火工藝，見表6。

圖 2

表 3

表 4

表 6