直觀學(xué)機械
法律顧問：趙建英律師
曲軸是引擎的主要旋轉(zhuǎn)機件，裝上連桿后，可承接連桿的上下(往復(fù))運動變成循環(huán)(旋轉(zhuǎn))運動。是發(fā)動機上的一個重要的機件，其材料是由碳素結(jié)構(gòu)鋼或球墨鑄鐵制成的，有兩個重要部位：主軸頸，連桿頸，（還有其他）。曲軸加工又是怎樣的呢？
一、曲軸加工大概分幾步？
毛坯（小型曲軸為鍛造、大型曲軸為球墨鑄鐵鑄造），鍛造時是將棒料燒紅后通過多道鍛模，鍛成多拐平面狀，在紅熱狀態(tài)下最后一道工序?qū)⒏鞴諗Q轉(zhuǎn)到相應(yīng)的角度。
車定位，在普通車床上找出主軸頸的中心，車兩端定位。
車主軸頸。
車連桿軸頸，是在專用車床上，刀架跟隨連桿軸頸一邊旋轉(zhuǎn)一邊進刀，一次同時車兩個同角度的連桿軸頸；（試制或非批量生產(chǎn)是在普通車床的卡盤上做一個偏心夾具，把連桿軸頸作為旋轉(zhuǎn)中心）。
鉆油道孔，曲軸從主軸頸到拐臂到連桿軸頸內(nèi)部都有潤滑油道，是用專用設(shè)備進行深孔鉆。
高頻淬火，對主軸頸和連桿軸頸進行淬火，提高表面硬度。
磨主軸頸。
磨連桿軸頸，是非常精密的專用曲軸磨床，會自動邊測量邊磨削，精度是按0.01毫米控制的；
其它加工，（飛輪連接鍵槽，回油槽，螺紋等等）。
動平衡并去重，也是專用設(shè)備，可在查出的超重的拐臂毛坯部位鉆削去重。以上的生產(chǎn)工序都是由設(shè)備自動控制完成的，操作者充其量只是裝卸輔助，農(nóng)民工就行。而真正的水平體現(xiàn)在這些設(shè)備的制造、調(diào)試和維護工作。入行就知道，不論什么奇形怪狀的部件，都能高效率的生產(chǎn)。不外乎通過專用設(shè)備（只加工一種型號的部品的某一道工序）或柔性數(shù)控設(shè)備（可調(diào)加工尺寸，以適應(yīng)多部品生產(chǎn)）來完成的。
二、曲軸斷裂的原因分析
曲軸斷裂是發(fā)動機嚴(yán)重的機件故障，斷裂一般發(fā)生在曲柄銷和主軸頸與曲柄臂的連接圓角處或軸頸油孔等應(yīng)力集中部位。
曲軸斷裂的主要原因
(1)個別用戶由于選用機油不當(dāng)，或者是不注意“三濾”的清洗更換，機油長期使用變質(zhì);嚴(yán)重的超載、超掛，造成發(fā)動機長期超負(fù)荷運行而出現(xiàn)燒瓦事故。由于發(fā)動機燒瓦，曲軸受到嚴(yán)重磨損。發(fā)動機曲軸采用換修修理，即購一根新曲軸裝機，將損壞曲軸送制造廠修理后備用。部分用戶在車輛出現(xiàn)了曲軸磨損的問題后，出于費用、時間的考慮，在本地找一些小廠修理加工，將嚴(yán)重磨損的曲軸進行堆焊，加工，整體熱處理后磨削加工。由于修理手段及工藝問題，曲柄銷和主軸頸與曲柄臂的連接圓角發(fā)生了變化，造成局部應(yīng)力集中;由于曲軸為精45號鋼模鍛，堆焊又使曲輛的金相織發(fā)生了變化。上述兩項是造成曲軸斷裂的主要原因。
(2)發(fā)動機修好后，裝車沒經(jīng)過磨合期，即超載超掛，發(fā)動機長期超負(fù)荷運行，使曲軸負(fù)荷超出容許的極限。
(3)在曲軸的修理中采用了堆焊，破壞了曲軸的動力平衡，又沒有做平衡校驗，不平衡量超標(biāo)，引起發(fā)動機較大的振動，導(dǎo)致曲軸的斷裂。
(4)由于路況不佳，車輛又嚴(yán)重超載超掛，發(fā)動機經(jīng)常在扭振臨界轉(zhuǎn)速內(nèi)行，減振器失效，也會造成曲軸扭轉(zhuǎn)振動疲勞破壞而斷裂。
三、曲軸磨損后的修復(fù)
一般來說，軸頸直徑在80mm以下，圓度及圓柱度誤差超過0.025mm；或軸頸直徑在80mm以上。圓度及圓柱度誤差超過0.0400的曲軸，均應(yīng)按規(guī)定尺寸進行修磨，或進行振動堆焊、鍍鉻、鍍鐵后再磨削至規(guī)定購尺才或修理尺寸。
1、曲軸的磨削
曲軸軸頸的磨削是在曲軸校正的基礎(chǔ)上進行的。曲軸的磨削除了軸頸表面尺寸精度和表面粗糙度符合技術(shù)要求外，還必須達(dá)到形位公差的要求：磨削曲軸時，必須保證主軸頸和連桿軸頸各軸心線的同軸度及兩軸心線間的平行度，限制曲柄半徑誤差。并保證連桿軸頸相互位置夾角的精度。曲軸的磨削通常是在專用的曲軸磨床上進行的。
2、連桿軸頸的磨削
由于連桿軸頸磨損不均勻，由此產(chǎn)生兩種磨削方法：偏心磨削法和同心磨削法。
同心磨削法就是磨削后保持連桿軸頸的軸線位置不變，即曲柄半徑和分配角不變。柴油機曲軸磨削時，常采用同心法，保持曲柄半徑不變，柴油機的壓縮比不變，但每次的磨削量大。當(dāng)前，在汽車使用期內(nèi)，大修次數(shù)減少，用同心法可以確保發(fā)動機性能不變。
偏心磨削法是按磨損后的連桿軸頸表面來定位磨削的，這時軸頸的中心線位置和曲柄半徑均發(fā)生了變化。一般磨削后曲柄半徑大于原曲柄半徑，使壓縮比增大，而且各缸變化不均勻，同時使整個曲軸的質(zhì)量中心不處于曲軸主軸頸中心線上，引起曲軸不平衡，造成運轉(zhuǎn)時的附加動載荷。因此，在連桿軸頸磨削時，應(yīng)盡量減少曲柄半徑的增加量，保證同位連桿軸頸軸心線的同軸度誤差不大于±0．10mm，這樣才能保證曲軸運轉(zhuǎn)中的平衡。
3、曲軸嚴(yán)重磨損后的修復(fù)
如果發(fā)動機曲軸磨損嚴(yán)重，磨削法無法修復(fù)或效果較差，可采用等離子噴涂法來修復(fù)。
（1）噴涂前軸頸的表面處理
①根據(jù)軸頸的磨損情況，在曲軸磨床上將其磨圓，直徑一般減少0．50—1．00mm。
②用銅皮對所要噴涂軸頸的鄰近軸頸進行遮蔽保護。
③用拉毛機對待涂表面進行拉毛處理。用鎳條作電極，在6～9V、200～300A交流電下使鎳熔化在軸頸表面上。
（2）噴涂
將曲軸卡在可旋轉(zhuǎn)的工作臺上，調(diào)整好噴槍與工件的距離(100mm左右)。選鎳包鋁(Ni／AL)為打底材料，耐磨合金鑄鐵(NT)與鎳包鋁的混合物為工作層材料；底層厚度一般為0．20mm左右，工作層厚度根據(jù)需要而定。
噴涂過程中，所噴軸頸的溫度一般要控制在150～170℃。噴涂后的曲軸放入150—180℃的烘箱內(nèi)保溫2h，并隨箱冷卻，以減少噴涂層與軸頸間的應(yīng)力。
（3）噴涂后的處理
噴涂后要檢查噴涂層與軸頸基體是否結(jié)合緊密,如不夠緊密，則除掉重噴。如檢查合格，可對曲軸進行磨削加工。由于等離子噴涂層硬度較高，一般選用較軟的碳化錫砂輪進行磨削，磨削時進給量要小一些(0.05—0.10mm)，以免擠裂涂層。另外，磨削后一定要用砂條對油道孔進行研磨，以免毛刺刮傷瓦片。經(jīng)清洗后，將曲軸浸入80—100℃的潤滑油中煮8～10h，待潤滑油充分滲入涂層后即可裝車使用。
發(fā)動機在大修中必須對曲軸進行檢驗，查明磨損情況，并進行正確的修理，保證曲軸所要求的疲勞強度和耐磨性。
End
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