曲轴先进锻造技术及其应用的若干研究

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（南昌航空大学工程训练中心，南昌 330000）

摘 要：由于汽车数量的增多，使得汽车制造业的发展呈现出了繁荣之景象，市场对于曲轴零部件的需求也日益增加，对曲轴先进锻造技术和应用进行研究，具有非常重要的现实意义存在，结合实际情况，本文首先阐述了曲轴分类与模锻工艺特征，并总结了新型技术在曲轴锻造中的相关应用情况。

关键词：自动化生产;半闭式模锻;低能耗;锻造

随着我国汽车制造行业的不断发展，市场对于曲轴零部件的需求也日益增加，这种现象的出现令最近几年大批量资金涌入到曲轴加工行业中，曲轴是最为主要的称力部件，其受力情况相当复杂，且载荷量大。这就要求曲轴应该有比较高的强度和抗疲劳性，只有这样才能够在复杂负荷情况下长时间工作。

1 曲轴分类与模锻工艺特征

1.1 水平分模直接成形曲轴

该类型曲轴主要包含了双缸、单缸、多缸曲轴等等，这些曲轴一般应用在车体直列发动机中，曲轴杆颈为180°分布，原材料为非调质钢材，该锻造技术相对来讲较为简易。对于规格较小的轿车曲轴，通常要使用具有步进梁构架的全自动生产线来进行生产工作，该方式具体步骤为热-预煅-终煅-切边，在无特殊前提为条件下，并不需要特意制坯，当切边工作完成以后，热精整也会完成[1]。

1.2 曲面分模直接形成曲轴

这种曲轴有两种类型，即六缸、三缸。一些V10与V8的曲轴也使用了该生产工艺，曲面分模直接形成曲轴常用于200马力以上的重型发动机之中，其连杆颈分别为90°，120°和72°，在常规状态下，这种型号的曲轴主要在250千焦以上设备中完成，从当前的情况来看，有多个类型的产品自动生产线。我国部分企业使用了非调质钢材料。

1.3 水平分模扭曲成形曲轴

水平分模扭曲成形曲轴主要指的是，拥有平衡块结构的六缸十二平衡块曲轴，具有全平衡块结构六缸12平衡块曲轴，和V10与V8曲轴等等，如果这些曲轴使用了曲面直接成形工艺[2]，就会在成锻件局部余量偏大的缺陷存在，致使某些类别的曲轴要通过改变原有平衡块的方式才能适应，这种情况会令曲轴产生失衡现象，因此，在制作曲轴与扭曲成形技艺时，这种型号的产品为最优工艺，该工艺的难点为扭曲工艺与精整的设计，在这项工作中，以六缸曲轴的形成工艺为典型，而五缸工艺则相对复杂，从当前的情况来看，还没有关于五缸曲轴扭曲工艺成形设备，对于该曲轴的设计与制造要使用很多辅助设备才可以完成该项工作，在欧美发达归家，使用一套综合设备就能够将扭曲和热精工作完成，这除了能够在最大程度上节省资源的同时，也可以提升原有的生产效率。

2 新型技艺在曲轴锻造工作中的相关应用

2.1 半闭合式模锻工艺的应用

现如今，我中国曲轴市场呈现出供过于求的局面，市场竞争日益激烈，减少制造成本也成为了很多企业中极为重要的内容，越来越多的新型技术也已经被应用于曲轴生产之中，最近几年，在该工件的生产中，半闭式模锻工艺被广泛应用。该工艺的原理全面借鉴了以往的挤压制作方式，把曲轴开式锻模工艺，利用一定的改进模具进行结构化处理，最终成为一种全新技术，这种技术介于闭式和开式模锻工艺之间，技术的重点是改变锻模原有桥部构架，使用这种方式实现金属在封闭模具中的挤压程序，完成了从开式模锻转化为闭式模锻，，并实现了小飞边的锻造过程，这样能够将材料的利用率在根本上加以提升，减少生产成本。

2.2 曲轴度锻造的自动化生产

2.2.1自动化生产线

这项技术主要说的是以机器人为核心，利用信息网络技术为媒介，使用总线的控制为主要方式，把有关的设备完全连接，后形成的大规模生产线，这也是生产自动化的最终体现，设备的管理和单元自动化是成就企业中先进技术全面应用的代表，也是实现锻造生产线网络化，智能化的主要方式，从当前的情况来看，该方式已经成为了我国锻造行业发展的新领域[3]。

2.2.2新设备和相关工艺的适应性

从现如今的自动化设施与行业整体发展不难看出，利用热模锻压立为主要设备的自动化生产线，用于生产曲轴类产品已经显现出了不可替代的优势。但值得注意的是，

该产品的后续维护工作异常复杂，因此，在当今我国部分生产商转为利用米乐顿万家公司生产的PZS系列电动螺旋压力设备将曲轴部件进行全面锻造，这样能够更好的把半闭式模锻工艺中的特点和厂家现实需要加以适应，在对曲轴锻件的重点生产工艺上，以往的工序是由不同设备来完成的，现如今在一台机器上就可以实现，在节省时间的同时，也缩短了工序的传递时间，所以说，这能够很好的将自动化生产优越性加以体现。

2.3 曲轴低消耗制造

从原材料的使用方面 来看，目前在制造曲轴上，应用频率较多的材料主要是合金钢，其次为碳钢。目前铝合金与微合金已经成为了新型合金材料。欧美发达国家在多年前就实现曲轴材料的非钢化，因为我国生产标准不同的原因，从当前的情况来看还有相当数量的曲轴使用调质材料生产，这样不但不能达到节省资源的目的，也在一定程度上浪费了生产成本。从上游企业的情况来看，在微合金钢原材料技术研发上，当前我国很多企业在曲轴的生产上使用了非调质原料，值得一提的是，在使用新材料的过程中全面运用了自动化控温冷却技术，对于曲轴所产生的剩余热量妥善处理，这种方式既可以节省能源，另外也能够减少设备资源的投资，将生产成本降低，缩短了生产周期。

3 结束语

综上所述，要想令该行业得到长久性的发展，就应该将技术研发作为工作重点，并在引进欧美发达国家先进技艺基础上，进行全面创新，另外还要优化原有生产工艺，将生产成本全面降低，以更好的适应市场变化，走向专业发展的道路。

参考文献：

[1]夏占雪，白孝俊，阮艳静.重型曲轴、前轴模锻工艺装备的现状与发展 [J].FORGE，2010，（03）：30-31.

[2]夏占雪，于宜洛，王云飞.曲轴锻造生产线与新技术应用[J].锻造与冲压，2010，（04）：46-48.

[3]齐俊杰，黄运华，张跃.微合金化钢 [M].北京：冶金工业出版社，2006.