发动机曲轴材料现状及材料应用趋势研究
汽车发动机轻量化、高性能化是现代发动机的发展趋势,通过采用增压技术和缸内直喷等技术来提高发动机的性能,同时也对发动机的零部件加重了负担.作为发动机的心脏---曲轴,承受的爆发压力也越来越大.为不断的适应新的要求,曲轴的设计一方面需要小尺寸、降低重量,另一方面又要增加强度,因此需要系统的从曲轴材料进行不断的提升与优化.以满足现代发动机高强度下给曲轴带来的更加恶劣的工作条件,减少曲轴的弯曲疲劳或扭振疲劳失效的风险,因此,本文就通过介绍现代发动机曲轴的各种材料应用情况,并展望曲轴各种材料的应用趋势.对曲轴设计过程中选材提供了支持.合理的选材可以让曲轴设计得更轻便、强度更高、且成本更低. 对于锻钢曲轴，由于非调质钢取消调质（或正火）热处理工艺，工艺流程短、节时节能；以及能改善切削加工性能，提高刀具的使用寿命，显著降低加工成本，相对调质钢可降低成本7％、11%，相对调质合金钢可降低成本11%、19%;因此在功率较小的汽油机发动机上曲轴使用非调整钢材料的越来越多了。但是由于国产典型微合金非调质钢（49MnVS3、48MnV、50MnV等）存在加工工艺性差，原材料及制造成本高等不足等原因。也导致非调质钢推广与普及不够理想。 由于球墨铸铁成本低，相比与锻钢材料重量轻，同结构下比钢轻约7%;并且由于球墨铸铁材料的石墨成球状且含有少量的絮状，自润滑性能好，在同等条件下，其减震性、耐磨性及缺口敏感性等要优于锻钢；球墨铸铁曲轴还有就是在直径比较大的连杆轴颈可直接铸造出中空，减轻回转质量，减少轴拐处的应力集中；球铁曲轴加工工艺性要比钢轴工艺性好，材料及制造成本较低。球墨铸铁如此多的优点以至于越来越多的主机厂的曲轴设计选材的首选了。但是球墨铸铁也由于强度和韧性有限的原因导致无法使用，并且由于球墨铸铁的曲轴在铸造过程中容易产生无法避免的铸造缺陷，比如铸造气孔或气穴等将造成铸造曲轴毛坯过程中产生较多的废品。
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2015-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）