毕业设计论文球磨铸铁曲轴热处理工艺设计.docx
《毕业设计论文球磨铸铁曲轴热处理工艺设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文球磨铸铁曲轴热处理工艺设计.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
毕业设计论文球磨铸铁曲轴热处理工艺设计
攀枝花学院
学生课程设计（论文）
题目：
球磨铸铁曲轴热处理工艺设计
学生姓名：
学号：
所在院（系）：
材料工程学院
专业：
级材料成型及控制工程
班级：
材料成型及控制工程
指导教师：
职称：
讲师
2013年12月20日
攀枝花学院教务处制
攀枝花学院本科学生课程设计任务书
题 目
A钢制造机床B热处理工艺设计
1、课程设计的目的
使学生了解、设计15钢制造机床B热处理生产工艺，主要目的：
（1）培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。
（2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。
（3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。
2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）
内容：
进行零件的加工路线中有关热处理工序和热处理辅助工序的设计。
根据零件的技术要求，选定能实现技术要求的热处理方法，制定工艺参数，画出热处理工艺曲线图，选择热处理设备，设计或选定装夹具，作出热处理工艺卡。
最后，写出设计说明书，说明书中要求对各热处理工序的工艺参数的选择依据和各热处理后的显微组织作出说明。
要求：
（1）分析生产加工及热处理过程中可能出现的缺陷，针对这些缺陷提出预防措施或补救措施。
（2）提交设计说明书（或设计报告），3～5千字，提交设计说明书。
3、主要参考文献
[1]崔明择主编.工程材料及其热处理[M].北京：
机械工业出版社，2009.7.
[2]崔忠析主编.金属学与热处理（第二版）[M].北京：
机械工业出版社，2007.5
[3]王建安.金属学与热处理[M].北京：
机械工业出版社，1980
[4]中国机械工程学会.热处理手册[M].北京：
机械工业出版社，2006.7
[5]范逸明.简明金属热处理工手册[M].北京：
国防工业出版社，2006.3
4、课程设计工作进度计划
第16周：
对给定题目进行认真分析，查阅相关文献资料，做好原始记录。
第17周：
撰写课程设计说明书，并进行修改、完善，提交设计说明书。
指导教师（签字）
日期
年月日
教研室意见：
年月日
学生（签字）：
接受任务时间：
年月日
注：
任务书由指导教师填写。
课程设计（论文）指导教师成绩评定表
题目名称
评分项目
分值
得分
评价内涵
工作
表现
20%
01
学习态度
6
遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。
02
科学实践、调研
7
通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。
03
课题工作量
7
按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。
能力
水平
35%
04
综合运用知识的能力
10
能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。
05
应用文献的能力
5
能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。
06
设计（实验）能力，方案的设计能力
5
能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。
07
计算及计算机应用能力
5
具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。
08
对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）
10
具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。
成果
质量
45%
09
插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度
5
符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。
10
设计说明书（论文）质量
30
综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。
11
创新
10
对前人工作有改进或突破，或有独特见解。
成绩
指导教师评语
指导教师签名：
年 月 日
摘要
分析了曲轴的失效形式，提出对于大功率高速柴油机，选择合适的
材料和适宜的表面强化方法是提高曲轴性能的关键。
通过对12缸、四冲程、水冷高速大功率柴油机曲轴材质及调质后各项性能指标的分析，可知通过选用材料为QT850-3，加合适的热处理工艺，可以最大限度地提高高速大功率柴油机曲轴性能。
关键词：
发动机；曲轴；热处理工艺
目录
摘要Ⅰ
1、设计任务1
1.1设计任务1
1.2设计的技术要求1
2、设计方案2
2.1零件的材料作用2
2.2失效形式2
2.3性能要求3
3、设计说明4
3.1曲轴热处理4
3.1.1退火处理4
3.1.2正火处理5
3.1.3淬火加低温回火5
3.1.4调质处理加淬火处理5
4、质量检查8
5、分析与讨论9
6、结束语10
7热处理工艺卡片11
参考文献10
1设计方案
1.1设计任务
曲轴是活塞式发动机中的一个重要零件。
曲轴和连杆、活塞等一起组
成曲柄连杆机构。
发动机工作时，活塞向下的推力，经连杆传到曲轴，由曲轴将活塞的往复运到变为曲轴绕其本身轴线的旋转运动，并向外输出功率，经汽车的传动系驱动汽车。
曲轴的旋转是发动机的动力源。
也是整个机械系统的源。
元素
C
Si
Mn
P
s
Re
Mg
Cu
Sb
范围
3.7
0.6
4.0
5.0
0.5
0.02
0.2
0.3
0.5
1.2设计的技术要求
曲轴的加工工艺就显得尤为的重要，曲轴图样的视图、尺寸、公差和技术要求齐全、正确；我国中吨位卡车的总质量是大于3吨小于8吨的吨位，而中吨位发动机曲轴常采用球墨铸铁。
零件选用材料为QT850-3，该材料具有较高的强度、韧性和塑性，切削性能良好；结构工艺性比较好。
根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。
图1
2设计任务
2.1零件的作用
曲轴是柴油机的一个主要零件。
曲轴主要用于作往复运动的机械中。
曲轴的旋转是发动机的动力源。
也是整个机械系统的源。
2.2失效形式
原始的失效形式应该是裂纹，就是加工过程中，锻造，热处理等等工序中因为应力集中等原因造成的裂纹，肉眼很难看出来，通过探伤得出结论；使用当中的失效形式应该包含：
磨损（尺寸超差）；断裂（机械故障引起）；弯曲（机械故障引起）。
暂时只能想起这么多。
2.3性能要求
发动机曲轴的材料性能要求有较高的强度、冲击韧性、耐磨性。
一般采用45#钢或40铬锻造，热处理采用调质，就是淬火后高温回火，使材料具有较高的综合机械性能，轴径表面再进行表面淬火，提高表面硬度及耐磨性
3设计说明
3．1曲轴的热处理
①铣钻
在铣钻床上采用专用机床夹具装夹工件进行铣端面钻中，大大提高生产速度，有利于曲轴的大批量生产。
②调质
球墨铸铁的热处理工艺有正火和高频感应淬火两种。
球墨铸铁主要进行奥氏体正火处理，为提高曲轴的力学性能，也可以采用调制或正火后表面淬火处理等工艺，以提高球墨铸铁的韧性和塑性。
调质属于预备热处理，调质一般安排在粗车以后半精车之前，其作用主要是使曲轴具有高的综合力学性能，即增加曲轴的强度，提高其传动时抗弯矩变形等能力经调质（淬火+高温回火）后．其硬度应达到230～250HBS要求。
3.1.1退火处理
若要提高球墨铸铁的韧性可采用退火处理。
球墨铸铁在铸造过程中比普通灰口铸铁的白口倾向大，内应力也较大，球墨铸铁件很难得到纯粹的铁素体或珠光体基体。
为提高球墨铸铁件的延性或韧性，可将球墨铸铁件重新加热到900～950℃并保温足够时间进行高温退火，再炉冷到600℃出炉变冷。
在此过程中基体中的渗碳体会分解出石墨，奥氏体中会析出石墨，这些石墨集聚于原球状石墨周围，基体则全转换为铁素体，从而提高球墨铸铁的韧性。
若铸态组织由（铁素体＋珠光体）为基体+球状石墨组成，那么只需将球墨铸铁件重新加热到700～760℃的共析温度上下经保温后炉冷至600℃出炉变冷，就能将珠光体中渗碳体分解转换为铁素体及球状石墨来提高其韧性。
图2
3.1.2正火处理
若要提高球墨铸铁强度可采用正火处理。
球墨铸铁正火的目的是将基体组织转换为细珠光体组织。
工艺过程是将基体为铁素体及珠光体的球墨铸铁件重新加热到850～900℃温度，原铁素体及珠光体转换为奥氏体，并有部分球状石墨溶解于奥氏体，经保温后空冷奥氏体转变为细珠光体，从而提高球墨铸铁件的强度。
图3
3.1.3淬火加低温回火处理
若要提高球墨铸铁的硬度可采用淬火并低温回火的方法。
当球墨铸铁用作轴承等零件时往往需要比较高的硬度,此时可将球墨铸铁件淬火并低温回火处理。
具体工艺是：
将球墨铸铁件加热到860～900℃的温度，保温让原基体组织全部奥氏体化后再在油或熔盐中冷却实现淬火，后经250～350℃加热保温回火，原基体转换为回火马氏体及残留奥氏体组织，原球状石墨形态不变。
处理后的球墨铸铁件具有较高的硬度和一定韧性，同时还保留了石墨的润滑性能。
图4
3.1.4调质处理加淬火处理
①若要提高球墨铸铁综合力学性能可采用调质处理。
当球墨铸铁件用作为轴类件，如柴油机的曲轴、连杆，要求强度高同时韧性较好的综合力学性能，此时可对球墨铸铁件进行调质处理。
具体工艺是：
将球墨铸铁件加热到860～900℃的温度保温让基体组织奥氏体化，再在油或熔盐中冷却实现淬火,后经500～600℃的高温回火，获得回火索氏体组织（一般尚有少量碎块状的铁素体），原球状石墨形态不变。
处理后强度、韧性匹配良好，适应于轴类件的工作条件。
②若要获得较高强度的球墨铸铁可采用等温淬火
处理。
球墨铸铁等温淬火处理目的在于让球墨铸铁件的基体组织转换为强韧的下贝氏体组织，强度极限可超过1100MPa，冲击韧度aK≥32J。
处理工艺是：
将球墨铸铁件加热到830～870℃温度保温使基体奥氏体化后，投入280～350℃的熔盐中保温，让奥氏体部分转变为下贝氏体，原球状石墨不变，从而获得比较高强度的球墨铸铁。
2球墨铸铁表面热处理
③若要在球墨铸铁件表面获得比较高的硬度而心部仍保持一定韧性可采用表面淬火处理的方法。
表面淬火处理方法很多，可以是高频感应加热淬火也可以是火焰加热淬火和激光加热淬火等。
具体工艺与整体淬火差不多：
将球墨铸铁件表面加热到860～900℃，保温一段时间让表面组织全部奥氏体化后再在油或熔盐中冷却实现表明淬火，然后在250～350℃加热保温回火，以使表面组织转换为回火马氏体及残留奥氏体组织，表面组织中的原球状石墨形态不变。
处理后的铸件表面具有较高的硬度，心部仍具有一定的韧性。
激光表面热处理除激光加热淬火外，还可在球墨铸铁件表面上实现激光相变硬化、激光冲击硬化等以提高球墨铸铁件的表面硬度。
4质量检验
球化级别是球墨铸铁件质量的主要考核指标之一,球墨铸铁的力学性能与石墨球化率有关,球化率的常规测定方法是金相法,不仅费时费力,而且属于破坏性检测,特别是检测结果并不能完全代表每件产品本身的真实状态,因而不能满足现代工业对重要产品进行百分之百无损检测的要求。
近年来的研究及实践表明,超声法和振动法是评定球化级别的行之有效的无损检测方法。
4.1超声检测法
超声检测技术不仅可用于球墨铸铁内部缺陷的检测,也可用于球墨铸铁球化质量的评定[3～4]。
球墨铸铁的力学性能与石墨球化率相关,球化率越高,机
升级会员 