曲(qu)軸(zhou)作為汽(qi)車發動機(ji)驅動的關鍵部件，其(qi)性(xing)能(neng)對(dui)發動機(ji)壽命具有直接影響。生產過(guo)程中對(dui)影響曲(qu)軸(zhou)性(xing)能(neng)的質(zhi)(zhi)量缺陷十分(fen)重(zhong)視，尤其(qi)對(dui)裂(lie)紋(wen)的重(zhong)視程度極高，一般都(dou)進(jin)行探傷100%檢測后才允許裝機(ji)使(shi)用。非調質(zhi)(zhi)鋼(gang)(gang)曲(qu)軸(zhou)在(zai)感應(ying)淬火之(zhi)前，因沒有像調質(zhi)(zhi)鋼(gang)(gang)一樣經歷過(guo)組織的劇烈變化，故在(zai)感應(ying)淬火時無(wu)法明確其(qi)組織應(ying)力的承受能(neng)力，導(dao)致在(zai)生產中若操作人員、設(she)備(bei)、材料(liao)、工藝(yi)、環境某個環節控制不當(dang)，易于出現質(zhi)(zhi)量問(wen)題。中國重(zhong)汽(qi)集團研究人員針對(dui)某調質(zhi)(zhi)鋼(gang)(gang)曲(qu)軸(zhou)在(zai)批量生產驗(yan)證過(guo)程中發現的淬火裂(lie)紋(wen)問(wen)題，從(cong)曲(qu)軸(zhou)鍛造成形工藝(yi)、原(yuan)材料(liao)狀況等方面分(fen)析(xi)裂(lie)紋(wen)產生的原(yuan)因，以改進(jin)生產工藝(yi)條(tiao)件，提高曲(qu)軸(zhou)產品的質(zhi)(zhi)量。
曲軸(zhou)從下料到成品(pin)的整(zheng)個生產流程如下：下料→加(jia)熱→鍛打→切(qie)邊→校正(zheng)→冷卻(que)→拋(pao)丸→探傷→機(ji)加(jia)→淬火→回火→磨削→探傷→平衡→防銹→發貨。
在(zai)上(shang)述生產流程中，經超(chao)聲(sheng)檢測，個別曲軸鍛件多處(chu)發現裂紋(wen)，裂紋(wen)主要集中在(zai)固定(ding)位(wei)置，即(ji)第七主軸與法蘭分(fen)模面結合處(chu)，此處(chu)裂紋(wen)數量占裂紋(wen)總(zong)數的70%，同時(shi)在(zai)幾(ji)個鋪(pu)板(ban)(ban)處(chu)也發現了裂紋(wen)，2鋪(pu)板(ban)(ban)、4鋪(pu)板(ban)(ban)、12鋪(pu)板(ban)(ban)處(chu)的裂紋(wen)各占裂紋(wen)總(zong)數的10%。
產品固定(ding)(ding)位(wei)置(zhi)出現(xian)裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)，應(ying)該(gai)與生產工(gong)藝條件的(de)(de)波動密切相關。為尋找(zhao)確定(ding)(ding)裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)產生的(de)(de)原因，首先應(ying)探明裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)源(yuan)(yuan)位(wei)置(zhi)。由(you)于曲軸(zhou)產品的(de)(de)裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)主(zhu)要發(fa)生在第7主(zhu)軸(zhou)與法蘭結合處(chu)，故(gu)重點分析該(gai)處(chu)裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)源(yuan)(yuan)位(wei)置(zhi)。
金相(xiang)組(zu)(zu)織分(fen)析(xi)表明(ming)，該(gai)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)沿(yan)分(fen)模面方(fang)向(xiang)開始(shi)，裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)開口基體組(zu)(zu)織為(wei)馬(ma)氏體，穿(chuan)過(guo)約(yue)3mm后(hou)，組(zu)(zu)織為(wei)馬(ma)氏體+珠光(guang)體+鐵(tie)素體混合組(zu)(zu)織，再往里(li)為(wei)珠光(guang)體+鐵(tie)素體組(zu)(zu)織。初始(shi)為(wei)穿(chuan)晶(jing)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)，裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)尾端(duan)為(wei)沿(yan)晶(jing)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)，尾端(duan)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)發(fa)生明(ming)顯的(de)“拐彎”，特別是中部以及(ji)尾部裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)的(de)分(fen)支較多(duo)，連接(jie)(jie)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)為(wei)極為(wei)細小的(de)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)，延(yan)伸至22.9mm，裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)尾端(duan)內部存(cun)在(zai)明(ming)顯硫(liu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)，裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)附近硫(liu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)的(de)走向(xiang)與裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)平(ping)行，說明(ming)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)的(de)擴展與原材(cai)料的(de)夾(jia)雜物(wu)(wu)有直接(jie)(jie)關(guan)系。裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)尾端(duan)明(ming)顯的(de)“拐彎”與鍛造過(guo)程(cheng)金屬流(liu)動(dong)有關(guan)，金屬流(liu)動(dong)方(fang)向(xiang)存(cun)在(zai)輕微變化(hua)(hua)，造成硫(liu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)方(fang)向(xiang)發(fa)生變化(hua)(hua)，淬火過(guo)程(cheng)中裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)因夾(jia)雜物(wu)(wu)走向(xiang)延(yan)伸中發(fa)生轉向(xiang)。
為查找裂紋(wen)產(chan)(chan)生的原因，選取此位(wei)置感(gan)應淬火(huo)無(wu)裂紋(wen)的國產(chan)(chan)曲(qu)軸(zhou)(zhou)與(yu)進口(kou)曲(qu)軸(zhou)(zhou)進行低倍對(dui)比分析，發現淬火(huo)未開裂的國產(chan)(chan)曲(qu)軸(zhou)(zhou)與(yu)進口(kou)曲(qu)軸(zhou)(zhou)在分模面裂紋(wen)位(wei)置無(wu)明(ming)顯(xian)的框型偏(pian)析，而帶有裂紋(wen)的曲(qu)軸(zhou)(zhou)有明(ming)顯(xian)的框型偏(pian)析。
金(jin)屬流(liu)動(dong)分析(xi)表明(ming)，七(qi)主軸與(yu)法蘭分模面(mian)裂(lie)紋(wen)都集中(zhong)于一側(ce)(ce)，但框型偏(pian)析(xi)的菱(ling)角在分模面(mian)兩側(ce)(ce)都存在，感應(ying)淬火后兩側(ce)(ce)偏(pian)析(xi)位置在感應(ying)淬火中(zhong)產生的組織應(ying)力(li)、熱應(ying)力(li)基(ji)本(ben)一致，但裂(lie)紋(wen)集中(zhong)在一側(ce)(ce)，說(shuo)明(ming)裂(lie)紋(wen)與(yu)兩側(ce)(ce)的金(jin)屬流(liu)動(dong)差異(yi)存在一定關系(xi)。