曲轴产生裂纹的原因分析

杜浩钧，武亚鹏

一、曲轴的介绍

以图1所示曲轴为例进行介绍。曲轴的原材料选用锻件的棒料，材料为40Cr，力学性能为：σb≥736MPa，σs≥490MPa，δ5≥14%，ψ≥45%，AK≥39J，整体的调质硬度为270～300HBW，曲拐、装抱套位置要进行高频感应淬火处理达42～48HRC。要严格保证工件的表面质量及几何公差尺寸。

图 1

二、曲轴加工工艺流程分析

从原材料的锻件棒料，经过16道工序加工而成。具体的工艺工序流程见表1。

三、查找曲轴裂纹的原因

1. 对曲轴做着色渗透检测

我公司内部利用着色渗透无损检测的方法对在制的曲轴进行检测，选择了8根曲轴（其中6根是完成淬火工序，2根是完成调质工序，6根是40Cr材质，2根是42CrMo材质）展开检测，具体的检测结果见表2。

（1）通过对表2中的8件曲轴进行渗透无损检测得出：凡是经过淬火的工件，淬火部位与非淬火部位的连接区域都存在裂纹，并且开裂的现象比较严重。

（2）42CrMo材料的工件淬火后开裂现象比40Cr材料的工件淬火后开裂的现象要轻微。

（3）通过检测发现工件淬火的部位与非淬火的部位连接处有严重的裂纹，如图2所示。判断曲轴在热处理——高频感应淬火的工序产生的环形密麻裂纹。

2. 磁粉检测

质监局第十二站的无损检测专业人员来我公司进行磁粉检测，挑选了一根报废的曲轴进行了破坏性无损检测，具体结果见表3（淬火处理的40Cr，磨削位置在两端主瓦抱套安装处）。

通过对此根曲轴进行破坏性的无损检测，得出由于淬火产生的裂纹深度在2.2～2.5mm，磨掉后的工件表面硬度为52～56HRC。

四、对样件进行热处理试验

选取3种规格，每种2件，共6件，材料均为40Cr，长度均为100mm。具体的规格要求见表4。

工艺流程：粗车后对工件进行调质处理达240～280HBW→对工件进行磨削加工（见光即可），做渗透检测、测工件的表面硬度→精车工件达表4的精车尺寸要求→测工件表面上的硬度，高频感应淬火达42～48HRC→对工件进行磨削加工达表4的精磨尺寸要求→做渗透检测、测工件的表面硬度。

检测后结果见表5。

表 1

表 2

五、确定高频感应淬火工艺

通过对淬火工艺参数的调整，得到了理想的高频感应淬火工艺，见表6。

图 2

表 3

表 4

表 6