一種平衡軸鋁套熱處理工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及金屬材料熱處理領域，尤其是設及一種平衡軸侶套熱處理工藝。
【背景技術】
[0002] 近年來，中高級汽車發動機多采用平衡軸來降低整機的二階往復慣性力，從而降 低發動機的振動，改善駕駛舒適性。現市場中存在大量采用侶套作為支撐的平衡軸，平衡軸 與侶套采用間隙配合，通過機油潤滑W保證平衡軸正常轉動。根據平衡軸的功能要求，其轉 速為曲軸的2倍，使其成為發動機最高轉速的摩擦副(最高可達10000轉/分鐘），高轉速所帶 來的高熱量會使侶套周邊的油溫升高，在發動機長時間高轉速運行的工況下，會出現侶套 (AlSi9CU3)受熱膨脹的問題，此問題會造成膨脹后侶套卡滯在缸體中，無法進行拆卸，成為 售后維修一大難題。
[0003] 要解決侶套的熱膨脹問題，首先要消除由于鑄件結構（如璧厚不均勻、轉接處厚 大)等原因使鑄件在結晶凝固時因冷卻速度不均勻所造成的內應力，穩定鑄件的組織和尺 寸，防止和消除高溫相變而使體積發生變化。因此，需增加對侶套的熱處理工藝，但是如處 理工藝不當，侶合金鑄件熱處理后常帶來力學性能不合格、變形、裂紋、過燒等缺陷。
[0004] 目前市場上其他機型的平衡軸侶套大多不采用任何熱處理工藝，不能確保平衡軸 的可拆卸性，一旦平衡軸相關零部件發生故障，會造成極大維修成本浪費。

【發明內容】

[0005] 本發明為了克服現有技術中汽車平衡軸侶套受熱易膨脹的不足，提供了一種平衡 軸侶套熱處理工藝；該工藝方法通過對平衡軸侶套進行熱處理消除侶套中的殘余熱應力， 從而解決現有平衡軸侶套受熱膨脹易卡滯的問題。
[0006] 為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：
[0007] -種平衡軸侶套熱處理工藝，包括W下步驟：
[000引 （1)時效處理:將平衡軸侶套在190~230°C的恒溫爐中處理4~24小時。時效處理， 又稱低溫回火，是把經過澤火的侶合金鑄件加熱到某個溫度，保溫一定時間出爐空冷直至 室溫，使過飽和的固溶體分解，讓合金基體組織穩定的工藝過程。經過時效處理，隨之帶來 的是平衡軸侶套機械性能的下降，在通過不同溫度梯度的時效處理試驗后，在能保證材料 機械強度要求的情況下，總結出190~230°C，運一較優的時效處理溫度。
[0009] (2)冷卻處理:將所述經時效處理后的平衡軸侶套在室溫條件下冷卻20~48小時。
[0010] 作為優選，所述平衡軸侶套的時效處理溫度為220~230°C。經過時效處理，隨之帶 來的是平衡軸侶套機械性能的下降，在通過不同溫度梯度的時效處理試驗后，在能保證材 料機械強度要求的情況下，總結出220~230°C，運一最優的時效處理溫度。
[0011] 作為優選，所述平衡軸侶套的時效處理時間為4~7小時。試驗證明，一般時效處理 4~7個小時即可完全去除掉平衡軸侶套內參與的熱應力，為了節約能源，節約成本，避免不 必要的浪費，時效處理時間選用4~7小時。
[0012] 作為優選，所述平衡軸侶套時效處理時，向恒溫爐內通入預熱空氣，預熱空氣的溫 度與爐內設定溫度相同。由于熱處理爐內空間較大，加熱體與測溫體之間有距離間隔，因此 在爐腔內，各部分區域的溫度會有一定的差異;本發明中所提到的熱處理工藝，熱處理溫度 區間較小，各區域之間的溫差會使所加工個零件之間影響熱處理的效果，甚至使平衡軸侶 套的性能降低，為避免運種爐內溫差對熱處理工藝的影響，在時效處理時向熱處理爐內通 入與熱處理工藝相同溫度預熱空氣，在加強爐內空氣的對流的同時不改變恒溫爐內的處理 溫度，從而使爐內各處溫度均勻地保持在所設定的熱處理溫度。降低因爐內各處溫差所導 致的次品率。
[0013] 作為優選，所述經時效處理后的平衡軸侶套在室溫條件冷卻處理前，先將平衡軸 侶套在爐內隨恒溫爐一起冷卻到100~120°c。在某些熱處理工藝中，熱處理完成后就將侶 制零件置于空氣中冷卻，由于零件與空氣的溫差較大，冷卻速率較大，較大的冷卻速率，會 使得侶制零件在冷卻過程中晶粒形成不均勻，晶界界面能處于亞穩定狀態，反而增加零件 內部的熱應力，因此需要適當降低零件的冷卻速率。讓時效處理后的平衡軸侶套在熱處理 爐內，隨著熱恒溫爐一起降溫，即使處理方法簡單，又不需消耗額外的能源。但平衡軸侶套 冷卻到100~120°C后，為了提高熱處理爐的使用效率，在室溫空氣直接冷卻不會降低平衡 軸侶套性能的前提下，將平衡軸侶套取出室溫冷卻20~48小時。
[0014] 因此，本發明具有W下有益效果：
[0015] 1.可消除鑄件的鑄造應力引起的內應力，穩定加工件的外形和尺寸，減少平衡軸 侶套使用過程中發生受熱膨脹的情況，降低售后維修點難度；
[0016] 2.工藝流程簡單，易于操作，也有利于節約能源。
【具體實施方式】
[0017] 下面通過具體實施例對本發明的技術方案作進一步的具體說明。
[0018] 實施例中所采用的平衡軸侶套為鑄造工序后制得的平衡軸侶套鑄件，在進行熱處 理后進入下一步機械加工處理。
[0019]實施例1
[0020] 一種平衡軸侶套熱處理工藝，步驟如下：
[0021] (1)時效處理:將平衡軸侶套在190°c的恒溫爐中處理4小時，同時向恒溫爐內通入 預熱空氣，預熱空氣的溫度與爐內設定溫度為190°C。
[0022] (2)冷卻處理:將所述經時效處理后的平衡軸侶套置于原熱處理爐內冷卻至120°C 后，再取出置于室溫條件下冷卻處理48小時。
[0023] (3)機械加工:熱處理完成后對平衡軸侶套進行下一步機械加工。
[0024] 實施例2
[00巧]一種平衡軸侶套熱處理工藝，步驟如下：
[0026] (1)時效處理:將平衡軸侶套在200°C的恒溫爐中處理14小時，同時向恒溫爐內通 入預熱空氣，預熱空氣的溫度與爐內設定溫度為200°C。
[0027] (2)冷卻處理:將所述經時效處理后的平衡軸侶套置于原熱處理爐內冷卻至110°C 后，再取出置于室溫條件下冷卻處理34小時。
[00%] (3)機械加工:熱處理完成后對平衡軸侶套進行下一步機械加工。
[0029] 實施例3
[0030] 一種平衡軸侶套熱處理工藝，步驟如下：
[0031] (1)時效處理:將平衡軸侶套在230°C的恒溫爐中處理24小時，同時向恒溫爐內通 入預熱空氣，預熱空氣的溫度與爐內設定溫度為230°C。
[0032] (2)冷卻處理:將所述經時效處理后的平衡軸侶套置于原熱處理爐內冷卻至100°C 后，再取出置于室溫條件下冷卻處理20小時。
[0033] (3)機械加工:熱處理完成后對平衡軸侶套進行下一步機械加工。
[0034] 檢測方法及結果：
[0035] 檢測方法:將經過熱處理后的平衡軸侶套(包括平衡軸進氣側侶套和平衡軸排氣 側侶套），放置在與熱處理溫度相同溫度的環境下保溫5小時作熱測試。具體熱測試方法為 將實施例1中所得樣品在190°C環境下保溫5小時，將實施例2中所得樣品在200°C環境下保 溫5小時，將實施例3所得樣品在230°C環境下保溫5小時。分別測量各樣品內外直徑，并比較 熱測試前后的改變量。每個實施例方案選取10個樣品，進氣側侶套與排氣側侶套個5個。
[0036] 平衡軸進氣側侶套檢測結果如表1所示，平衡軸排氣側侶套檢測結果如表2所示。
[0037] 表 1 [00；3 引
[0039] 表2:
[0040]
[0041]由表1與表2可知，經實施例1所述方案熱處理后的平衡軸侶套雖然仍舊有小幅的 膨脹趨勢，但是其膨脹幅度較未經熱處理的平衡軸侶套，有很大的改善，膨脹的幅度在 0.05mm之內；經實施例2與實施例3所述方案熱處理后的平衡軸侶套測試前后直徑的改變不 大，大致在0.02mm及W下，完全可W避免平衡后侶套在使用過程中因熱膨脹而難W拆卸更 換的問題，可W保障售后工作的正常進行。
【主權項】
1. 一種平衡軸鋁套熱處理工藝，其特征在于包括以下步驟： 步驟一、時效處理:將平衡軸鋁套在190~230°C的恒溫爐中處理4~24小時； 步驟二、冷卻處理:將所述經時效處理后的平衡軸鋁套在室溫條件下冷卻20~48小時。2. 根據權利要求1所述的一種平衡軸鋁套熱處理工藝，其特征在于:所述平衡軸鋁套的 時效處理溫度為200~230°C。3. 根據權利要求1所述的一種平衡軸鋁套熱處理工藝，其特征在于:所述平衡軸鋁套的 時效處理時間為4~7小時。4. 根據權利要求1所述的一種平衡軸鋁套熱處理工藝，其特征在于:所述平衡軸鋁套時 效處理時，向恒溫爐內通入預熱空氣，預熱空氣的溫度與爐內設定溫度相同。5. 根據權利要求1所述的一種平衡軸鋁套熱處理工藝，其特征在于:所述經時效處理后 的平衡軸鋁套進行步驟二之前，先在恒溫爐內冷卻到100~120°C。
【專利摘要】本發明公開了一種平衡軸鋁套熱處理工藝，所述熱處理工藝為：1）時效處理：將平衡軸鋁套在190～230℃的恒溫爐中處理4～24小時；2）冷卻處理：將所述經時效處理后的平衡軸鋁套在室溫條件下冷卻20～48小時。同時在時效處理期間向熱處理爐內通入預熱空氣，以減小熱處理爐內溫差，保證平衡軸鋁套在熱處理后品質均一。本發明中的熱處理工藝可消除平衡軸鋁套因鑄造應力引起的內應力，穩定加工件的外形和尺寸，減少平衡軸鋁套使用過程中發生受熱膨脹的情況，降低售后維修難度。
【IPC分類】C22F1/04
【公開號】CN105671464
【申請號】CN201510929266
【發明人】趙宇峰, 李強, 李明明, 龔文, 劉 東, 趙福成, 王瑞平
【申請人】浙江吉利羅佑發動機有限公司, 浙江吉利控股集團有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2015年12月14日