張亞萍

摘 要：介紹了曲軸失效原因與形式，敘述曲軸進行尺寸恢復時應用的表面修復技術，針對曲軸不同磨損情況，結合表面修復技術特點，通過表面修復技術綜合分析對比，提出失效曲軸進行修復時應采用的表面修復技術。

關鍵詞：曲軸;尺寸恢復;表面修復技術;對比分析

0 引言

曲軸是發(fā)動機中傳遞動力重要的高速運轉部件之一，對柴油機可靠運行起著至關重要的作用。在工作過程中，常由于曲軸失效而導致機器不能正常工作。合理選擇表面修復技術對失效曲軸進行修復，恢復曲軸使用性能，延長曲軸使用壽命，充分挖掘曲軸的潛在價值非常必要。

1 曲軸失效形式與原因

（1）磨損。曲軸在工作中承受著沖擊載荷和循環(huán)應力，使軸瓦摩擦副產生摩擦磨損，軸頸圓度和圓柱度超差而使曲軸失效。

（2）燒傷。軸瓦摩擦副潤滑不良或機油壓力不足發(fā)生抱瓦現(xiàn)象，使軸頸表面產生燒傷退火。

（3）擦傷。機油不清潔，潤滑油中有硬質顆粒致使軸頸表面產生劃痕。

2 常用表面修復技術

2.1 高速電弧噴涂技術修復曲軸

根據(jù)曲軸材質及軸頸表面硬度選取噴涂材料及制定工藝規(guī)范，打底層選鎳包鋁，3Cr13耐磨涂層為工作層。

工藝流程為：噴前檢查→噴前表面預處理→涂層設計→按工藝規(guī)范實施噴涂→噴后處理→涂層機械加工→質量檢測→包裝入庫或發(fā)運。

修復后涂層與基體之間主要是機械結合，結合強度為3～5 kg·cm-2，硬度HRC35～45，耐磨性能比較好。涂層中存在氣孔、氧化物夾雜以及殘余應力。

2.2 等離子噴涂技術修復曲軸

根據(jù)曲軸材質及軸頸表面硬度，選取噴涂粉末和制定工藝規(guī)范，過渡層選鎳包鋁粉，工作層選鎳鉻硼硅系列粉。

工藝流程為：噴前檢查→噴前表面預處理→涂層設計→按工藝規(guī)范實施噴涂→噴后處理→涂層機械加工→質量檢測→包裝入庫或發(fā)運。

修復后涂層與基體之間的結合強度可達到5.5～7.0 kg·cm-2，硬度HRC35～50，耐磨性能比較好。涂層氣孔率≤2%，存在殘余應力。

2.3 無刻蝕低溫鍍鐵技術修復曲軸

氯化亞鐵電解液作為鍍液，采用對稱脈沖活化機理工藝施鍍，根據(jù)曲軸材質及軸頸表面硬度，制定工藝規(guī)范。

工藝流程為：鍍前檢查→鍍前預處理→按工藝規(guī)范施鍍→估時測量→鍍后處理→質量檢測→包裝入庫或發(fā)運。

修復后鍍層與基體結合強度25～30 kg·cm-2，鍍層硬度HRC45～55，鍍層耐磨性能比較好。

2.4 激光熔覆技術修復曲軸

根據(jù)曲軸材質及軸頸表面硬度，設計熔覆層成分、選擇熔覆粉末以及制定工藝規(guī)范。

工藝流程：熔覆前檢查→熔覆前預處理→選擇鐵基自熔性合金粉末→裝夾待修復曲軸→編制熔覆程序→同軸送粉→氬氣保護熔池→按工藝規(guī)范進行熔覆→熔覆后處理→質量檢測→包裝入庫或發(fā)運。

修復后熔覆層與基體為冶金結合、組織致密、無夾渣、無氣孔，熔覆層硬度HRC17～70，耐磨性非常好，修復工件無變形。

3 常用表面修復技術對比與分析

3.1 高速電弧噴涂技術修復曲軸

涂層與基體之間結合強度和涂層表面硬度比較低，涂層中有氧化物夾雜而且孔隙率比較高，修復材料在噴涂過程中損耗大，但是，它生產效率高，修復周期短。對于小馬力柴油發(fā)動機曲軸，軸頸磨損量0.50～1.20 mm內，采用高速電弧噴涂技術修復，能滿足其使用要求，從經濟性考慮比較合理。

3.2 等離子噴涂技術修復曲軸

涂層組織致密，氣孔率≤2%，生產效率比較高，修復周期短。對于大中型、輕負荷柴油發(fā)動機曲軸，軸頸磨損量0.50～1.00 mm內的修復，從可靠性、使用性、經濟性方面考慮，選擇等離子噴涂技術比較合理。對于大馬力、重載荷柴油機曲軸，由于涂層中有氣孔和殘余應力存在，使得涂層耐磨性能下降比較快，影響曲軸工作可靠性和使用壽命，所以，大馬力、重載荷柴油機曲軸修復盡量不選擇此工藝。

3.3 無刻蝕低溫鍍鐵技術修復曲軸

鍍層與基體之間結合強度、表面硬度比較高，鍍層耐磨性能比較好，對于大中型、輕負荷柴油發(fā)動機曲軸，軸頸磨損量0.30～2.00 mm內的修復，鍍層機械性能滿足其使用性能和工作性能要求，工作可靠、使用壽命延長，修復周期短、成本低，經濟效益好。對于大馬力、重載荷曲軸進行修復時，由于鍍層存在氫脆現(xiàn)象和表面晶界裂紋，承受重載荷時鍍層耐磨性下降，曲軸使用壽命有所降低，所以，不適合修復大馬力、重載荷曲軸。

3.4 激光熔覆技術修復曲軸

可通過不同合金粉末混合進行熔覆層成分設計，可得到致密、冶金結合涂層;修復工件不變形;熔覆層表面硬度根據(jù)選擇熔覆粉末確定，軸頸恢復尺寸不受磨損量限制，所以，激光熔覆修復技術優(yōu)于其它表面技術。特別適合對大馬力、重載荷以及進口大型農業(yè)機械曲軸的修復，修復后曲軸工作可靠性、使用壽命都有所提高，而且修復周期短，經濟效益高。

4 結論

綜上所述，不管采用那種表面技術對曲軸進行尺寸恢復，最終目的是恢復曲軸使用價值，即工作可靠、耐磨性好、使用壽命長。在進行修復質量對比的同時，也要進行經濟效益的對比，以便正確選擇表面技術進行修復。合理選擇表面技術對失效曲軸進行修復非常必要，特別是對大馬力、重載荷以及進口大型農業(yè)機械曲軸的修復，經濟效益、社會效益十分顯著。