เทคโนโลยีการชุบแข็งเพลาข้อเหวี่ยง

2020-07-07

เพลาข้อเหวี่ยงเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดชิ้นหนึ่งในเครื่องยนต์สันดาปภายใน และอายุการใช้งานมักเป็นตัวกำหนดอายุการใช้งานของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ในปี 1920 บริษัท American Clark ใช้เทคโนโลยีการชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำที่เพิ่งคิดค้นขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้สำหรับการชุบแข็งเจอร์นัลเพลาข้อเหวี่ยง ซึ่งปรับปรุงความต้านทานการเสียดสีของเพลาข้อเหวี่ยงได้อย่างมาก จึงช่วยปรับปรุงอายุการใช้งานของเครื่องยนต์สันดาปภายใน



ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา การแตกหักของความเมื่อยล้าของเพลาข้อเหวี่ยงมีมากขึ้น และแหล่งที่มาของความล้าส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่มุมโค้งมนของเพลาข้อเหวี่ยงของวารสารก้านสูบ ด้วยเหตุนี้ ผู้ผลิตหลายรายจึงเสนอข้อกำหนดเพื่อปรับปรุงความแข็งแรงเมื่อยล้าของเพลาข้อเหวี่ยง กุญแจสำคัญในการปรับปรุงความแข็งแรงล้าของเพลาข้อเหวี่ยงคือการเพิ่มความเค้นอัดตกค้างของเนื้อเพลาข้อเหวี่ยง การชุบแข็งด้วยการเหนี่ยวนำของเนื้อเพลาข้อเหวี่ยง (รวมถึงเจอร์นัล) เป็นวิธีที่นิยมใช้เพื่อให้ได้แรงอัดตกค้างขนาดใหญ่ที่ >600MPa สำหรับเนื้อฟัน บริษัทญี่ปุ่นแห่งหนึ่งได้ทำการทดสอบความล้าจากการดัดงอบนเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์สันดาปภายใน การทดลองพิสูจน์ให้เห็นว่าเพลาข้อเหวี่ยงชุบแข็งด้วยการเหนี่ยวนำแบบโค้งมนมีความต้านทานความล้าสูงสุด (996MPa) ความแข็งแรงล้าของเพลาข้อเหวี่ยงแบบม้วนแบบโค้งเป็นอันดับสอง (890MPa) และเพลาข้อเหวี่ยงแบบไนไตรด์เป็นอันดับสาม (720MPa) บริษัทอเมริกันก็มีข้อมูลที่คล้ายกันเช่นกัน การดับเนื้อเพลาข้อเหวี่ยงโดยทั่วไปจะใช้การดับแบบ "ตัวเหนี่ยวนำครึ่งรอบ" หรือที่เรียกว่าวิธีการดับด้วย Elotherm (Elotherm) มันคือเซ็นเซอร์ที่โค้งงอบนวารสารและเพลาข้อเหวี่ยงจะถูกทำให้ร้อนและดับน้ำระหว่างการหมุน (ยังมีกรณีที่วารสารเพลาข้อเหวี่ยงได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิดับแล้วเปลี่ยนเป็นสระเพื่อระบายความร้อนและดับ) วิธีการนี้ไม่เพียงอำนวยความสะดวกในการเข้าและออกของเซ็นเซอร์เพลาข้อเหวี่ยง, ลดความยุ่งยากในการทำงานของเครื่องมือเครื่องดับ แต่ยังแก้ปัญหารอยแตกของรูน้ำมัน, ความกว้างที่ไม่สม่ำเสมอของพื้นที่ชุบแข็ง, ความหนาไม่สม่ำเสมอของชั้นชุบแข็ง ปัญหาเช่นขนาดใหญ่ การเสียรูป

โดยทั่วไปผู้คนในอุตสาหกรรมเชื่อว่าวิธีการดับด้วย Eluosen เป็นความก้าวหน้าที่สำคัญในเทคโนโลยีการดับด้วยกระแสเหนี่ยวนำเพลาข้อเหวี่ยง ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าการชุบแข็งเจอร์นัลเพลาข้อเหวี่ยงด้วยการเหนี่ยวนำสามารถเพิ่มอายุการใช้งานของเครื่องยนต์เป็น 8000 ชั่วโมง ในขณะที่การชุบแข็งเจอร์นัลและฟิลเลตด้วยการเหนี่ยวนำสามารถเพิ่มอายุการใช้งานของเครื่องยนต์เป็น 10,000 ชั่วโมง เทคโนโลยีสำคัญที่ต้องแก้ไขเพื่อให้ได้การชุบแข็งเนื้อคือเทคโนโลยีการกระจายพลังงาน การดับเพลาข้อเหวี่ยง "ตัวเหนี่ยวนำครึ่งรอบ" เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีมากมาย เช่น แหล่งจ่ายไฟแปลงความถี่ เครื่องมือกลดับ และตัวเหนี่ยวนำ ฯลฯ เทคโนโลยีเหล่านี้ก็มีความสำคัญมากเช่นกัน แต่เทคโนโลยีเหล่านี้ได้รับการแก้ไขครั้งแรกในประเทศของฉันในช่วงต้นทศวรรษ 1980

เห็นได้ชัดว่าการทำความร้อนดับของเนื้อเพลาข้อเหวี่ยงควรดำเนินการเหมือนเดิม ควรเปลี่ยนพลังความร้อนด้านในของข้อเหวี่ยงและด้านนอกของข้อเหวี่ยง กล่าวคือ พลังความร้อนด้านในของข้อเหวี่ยงควรมีขนาดใหญ่ และพลังด้านนอกของข้อเหวี่ยงควรน้อย เทคโนโลยีนี้เรียกว่าเทคโนโลยีการกระจายพลังงาน มุมโค้งมนของเพลาข้อเหวี่ยงขนาดใหญ่และเล็กดับลง เทคโนโลยีนี้ให้กำลัง 100% เมื่อทำความร้อนภายในข้อเหวี่ยง และ 60% (หรือ 70%) เมื่อทำความร้อนด้านนอกข้อเหวี่ยง และเมื่อเพลาข้อเหวี่ยงหมุน มุมจะเพิ่มขึ้น (หรือลดลง) ในปริมาณหนึ่ง ทุก ๆ 15°กำลัง