曲軸表面修復(fù)的基礎(chǔ)研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,中國(guó)汽車產(chǎn)量和保有量都在增加,隨之產(chǎn)生的報(bào)廢車輛也增加,因此汽車零部件的再制造成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然選擇,也是國(guó)家大力支持的關(guān)鍵項(xiàng)目之一。汽車零部件的再制造在延長(zhǎng)零部件使用壽命同時(shí),還能減輕資源壓力、減少環(huán)境污染、緩解就業(yè)壓力,因此蘊(yùn)含著巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)空間。
　　 曲軸在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,由于磨損、腐蝕、劃傷而導(dǎo)致過(guò)早失效。由于曲軸附加值高,失效通性強(qiáng),本文選取比亞迪股份有限公司生產(chǎn)的BYD473QB型發(fā)動(dòng)

2、機(jī)的曲軸作為研究對(duì)象進(jìn)行表面修復(fù)研究。主要的工作和主要的結(jié)論有:
　　 1)本文基于BYD473QB型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的工作環(huán)境,分析主軸頸和連桿軸頸的受力情況,并對(duì)整體曲軸模型和單拐模型進(jìn)行有限元強(qiáng)度分析,以及對(duì)各個(gè)受損部位的失效形式、磨損機(jī)理和磨損規(guī)律進(jìn)行分析。結(jié)果表明:主軸頸和連桿軸頸在軸向和徑向受力不均勻,容易造成軸頸部位的橢圓和錐形磨損;曲軸表面在圓角和油孔邊緣存在應(yīng)力集中,最大應(yīng)力值達(dá)到113MPa,且表面處的應(yīng)力比內(nèi)部應(yīng)

3、力大得多,在交變載荷和油楔力的作用下,容易產(chǎn)生疲勞裂紋。
　　 2)本文以正火態(tài)45鋼為試驗(yàn)基體材料,通過(guò)超音速火焰噴涂+激光重熔自熔性鎳基合金粉末、快速鎳電刷鍍、不銹鋼冷焊三種修復(fù)試驗(yàn)分別對(duì)軸頸試樣和表面裂紋試樣進(jìn)行表面修復(fù),并分析修復(fù)工藝參數(shù)對(duì)修復(fù)層性能的影響。結(jié)果表明:相對(duì)于傳統(tǒng)的熱噴涂和激光熔覆技術(shù)而言,重熔層的組織均勻,熔接強(qiáng)度好,粗糙度較高,需要留有足夠的加工余量;鍍層表面均勻致密,粗糙度低;焊層的熱影響區(qū)域小,幾乎

4、不留修復(fù)痕跡。
　　 3)金相組織觀察和結(jié)合強(qiáng)度檢測(cè)的結(jié)果表明:重熔層與基體之間成鋸齒形的冶金結(jié)合;快速鎳鍍層表面組織均勻致密,鍍層與基體間沒(méi)有明顯的過(guò)渡層,可見(jiàn)以機(jī)械結(jié)合為主,冶金為輔,同時(shí)由于內(nèi)應(yīng)力表面存在微裂紋,且隨著厚度的增加裂紋大小和數(shù)目均變大;焊層與基體由于閃溫作用,固熔后成明顯的冶金結(jié)合狀態(tài)。
　　 4)磨損試驗(yàn)結(jié)果表明:超音速火焰噴涂+激光重熔自熔性鎳基合金粉末修復(fù)的試樣和不銹鋼冷焊修復(fù)的試樣以小尺度的磨

5、粒磨損為主,但冷焊層表面硬點(diǎn)所產(chǎn)生的細(xì)槽起到儲(chǔ)存潤(rùn)滑油的作用,耐磨性有一定的提高;快速鎳電刷鍍修復(fù)的試樣以粘著磨損為主,隨著載荷的增加,裂紋愈加明顯。
　　 通過(guò)對(duì)各修復(fù)層的組織和成分分析,以及各種性能的檢測(cè),各種表面修復(fù)均能基本滿足曲軸的使用要求。因此熱噴涂+激光重熔和電刷鍍方法對(duì)于曲軸軸頸的表面修復(fù)是可行的,但是重熔層厚度不宜超過(guò)1mm,而刷鍍層厚度不宜超過(guò)0.5mm;冷焊方法對(duì)于曲軸表面裂紋及局部缺陷是可行的。