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2005-03-0113: 56: 57
미국, 독일, 일본 등 자동차 산업 선진국들은 녹색, 고성능 엔진을 개발하기 위해 노력하고 있으며, 엔진은 증압, 증압, 중냉, 고출력, 신뢰성, 저배출 방향으로 발전하고 있다. 크랭크축은 엔진의 심장으로서 안전성과 신뢰성에 심각한 도전에 직면하고 있으며, 기존의 재료와 제조 공정은 더 이상 기능 요구 사항을 충족시킬 수 없습니다. 이에 따라 각 전문 크랭크축 제조사들은 제조 기술을 높이기 위해 앞다퉈 신기술과 신기술을 도입하고 있다. 크랭크축 가공물의 주조 기술, 단조 기술, 기계 가공 기술, 열처리 및 표면 강화 기술 등에서 크랭크축 제조 기술의 진척과 향후 발전 추세를 소개했다.
* 리 산동 Binzhou 크랭크 샤프트 유한 회사 기술 센터
크랭크축은 엔진이 충격 하중과 전동력을 견디는 중요한 부품으로, 엔진의 5 대 부품 중 가공 품질을 보장하기가 가장 어렵다. 크랭크축 작업 조건이 열악하기 때문에 크랭크축 재질, 스톡 가공 프로세스, 정밀도, 표면 거칠기, 열처리, 표면 강화, 동적 균형 등에 대한 요구 사항이 매우 엄격합니다. 어떤 링크의 품질도 보장되지 않으면 크랭크축의 서비스 수명과 전체 기계의 신뢰성에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 세계 자동차 공업 선진국은 크랭크축의 가공을 매우 중시하며 크랭크축의 가공 기술을 부단히 높인다. 우리나라가 WTO 에 가입하면서 국내 크랭크축 생산업체들은 이미 상황의 긴박성을 깨닫고 대량의 선진 설비와 기술을 도입하여 제품의 전반적인 경쟁력을 높이기 위해, 특히 최근 5 년 동안 크랭크축의 제조 기술 수준이 크게 향상되었다.
현재 자동차 엔진의 크랭크축 재료는 잉크 주철과 강철의 두 가지가 있다. 연성 철의 우수한 가공성으로 인해 이상적인 구조적 모양을 얻을 수 있으며 강철 크랭크축과 마찬가지로 다양한 열처리 및 표면 강화 처리를 수행하여 크랭크축의 피로 강도, 경도 및 내마모성을 높일 수 있습니다. 잉크 주철 크랭크축의 비용은 조정 강철 크랭크축의 1/3 정도에 불과하기 때문에 잉크 주철 크랭크축은 국내외에서 널리 사용되고 있습니다. 자동차 엔진 크랭크축은 구묵주철로 만든 비율로 미국은 90%, 영국은 85%, 일본은 60% 로 집계됐다. 또한 독일, 벨기에 및 기타 국가에서도 널리 사용됩니다. 우리나라는 구묵주철 크랭크축을 사용하는 추세가 더욱 두드러진다. 중소형 동력 디젤 엔진의 85% 이상의 크랭크축은 잉크 주철을 사용하고 160kW 이상의 동력을 사용하는 엔진 크랭크축은 대부분 단조 강철 크랭크축을 사용한다.
크랭크 샤프트 제조 기술/공정 개발
1 연성 철 크랭크 샤프트 블랭크 주조 공정
QT800-2, QT900-2 등 브랜드 구묵주철 크랭크축 생산에 이어 광서옥장작 등이 공관을 거쳐 QT800-6 브랜드 크랭크축을 안정적으로 생산할 수 있게 되어 철대 강철의 기초를 다졌다.
(1) 제련
깨끗한 고온 저황 철수를 얻는 것은 고품질의 구묵주철을 생산하는 관건이다. 중국에서는 용광로가 주요 생산 설비로, 철수는 사전 탈황을 거치지 않았다. 둘째, 고순도 선철이 적고 코크스 품질이 떨어진다. 현재 이중 용광로 밖에서 미리 탈황된 용해법을 채택하고 있다. 철수는 용광로로 녹고, 난로 밖에서 탈황한 다음, 유도로에서 가열하여 그 성분을 조절한다. 현재, 진공직독광기는 이미 우리나라 철수 성분 검사에 광범위하게 적용되었다.
(2) 모델링
공기 충격 모델링 공정은 점토 샌드형 공정보다 훨씬 우수하며 고정밀 크랭크 샤프트 주물을 얻을 수 있습니다. 이 공예로 만든 사형은 반발 변형이 없는 특징을 가지고 있는데, 이는 다축 크축에 특히 중요하다. 현재 우리나라의 일부 크랭크축 생산업체들은 독일 이탈리아 스페인 등에서 공기충격 성형 기술을 도입하고 있다. 그러나 소수의 제조업체만이 문등천윤크랭크축 유한공사와 같은 전체 생산 라인을 도입했다. 독일 KW 주조 생산 라인을 도입했다.
강철 크랭크 샤프트 블랭크 단조 공정.
최근 몇 년 동안 우리나라는 선진적인 단조 설비를 도입했지만, 수량이 적기 때문에 금형 제조 기술 등 시설이 따라잡지 못했기 때문에 일부 선진 설비는 정당한 역할을 하지 못했다. 전반적으로, 개조와 업데이트가 필요한 오래된 일반 단조 설비가 많이 있다. 동시에, 낙후된 기술과 설비는 여전히 주도적인 지위를 차지하고 있으며, 선진 기술은 적용되었지만 보편적이지는 않다.
3, 가공 기술
현재 국내 크랭크축 생산 라인은 대부분 일반 공작 기계와 전용 공작 기계로 구성되어 있어 생산 효율과 자동화 수준이 비교적 낮다. 황삭 장비는 다공구 선반 선반 선반가공 크랭크축 스핀들 목과 크랭크넥을 많이 사용하며, 품질 안정성이 떨어지고 내부 응력이 커지기 쉬우며, 합리적인 가공 여유에 도달하기가 어렵습니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 예술명언) 마무리는 일반적으로 MQ8260 크랭크축 연삭기를 사용하여 거친 연삭-반마무리-마감-마감을 수행하며, 일반적으로 수작업으로 작동하며 가공 품질이 불안정합니다.
무역의 세계화가 도래함에 따라 제조사들은 이미 형세의 심각성을 깨닫고 기업의 경쟁력을 강화하기 위해 기술 개조를 진행하고 있다. 최근 몇 년 동안 많은 선진 설비와 기술을 도입하여 진보가 매우 빠르다. 현재 상황으로 볼 때, 이 설비와 기술은 기본적으로 수입에 의존한다. 하얼빈동안 동력, 한 증기대 장작, 문등천윤크축, 빈주 하이드 크랭크축에 대해 소개한다.
하얼빈 동안그룹 크랭크축 생산 라인은 독일 전세기 자동선 (린덴마이어), 디지털 선반-선반, 디지털 고속 외밀링 (브링거), 모깍기 롤러기 (흑근 슈테트 -MFD), 밀면 선반-선반, 담금질기 (EMA) 로 구성된 완전 자동 플렉시블 라인입니다. 마무리 생산 라인은 일본 디지털 고속 CBN 연삭기 (TOYODA), 동적 균형기, 마감기 (IMPCO-NACHI), 탐지기, 세척기 등으로 구성되어 있습니다. 커넥팅로드 저널 가공은 디지털 고속 후속 가공 기술을 사용하며, 전체 라인은 고속 CBN 사륜 연삭 기술을 사용하며, 연삭 라인 속도는 120 m/s 에 이릅니다. .....
문등천윤크랭크축은 독일 미국 이탈리아 등 선진국의 선진 설비를 도입하여 국제 선진 수준의 대형 크랭크축 생산 기지를 세웠다. CBN 연삭기, 하스타워 수평 가공센터, 이탈리아 SAIMP 연삭기, 독일 헬러 크랭크축 내부 밀링기, 사피나 마감기로 구성된 기계 가공라인은 이미 대량 생산을 시작했다.
한 증기의 큰 장작 크랭크축 생산 라인의 황삭과 마무리 공정은 서로 다른 작업장에 위치하여 마무리 작업장의 청결도를 보장한다. 황삭에는 크랭크축 품질 정심기, 디지털 내부 밀링 등 장비가 포함되며 마무리 장비는 영국 랜디스, 일본 토야다 수치 제어 크랭크축 연삭기 등 수입 선진 장비로 구성되어 있습니다.
빈주 하이드 크랭크축은 기술 개조를 거쳐 수치 제어 크랭크축 가공 생산 라인을 세웠다. 황삭 설비는 디지털 선반, 디지털 크랭크축 밀링 등의 설비로 구성되어 있다. 마무리 장비에는 수치 제어 연삭기, 디지털 벨트 마감기, 롤러 마감기 및 기타 장비가 포함됩니다. 최근 일본 토야다 마치인 수치 제어 연삭기 등 주요 장비를 구매할 예정인데, 검사 장비는 미국 ADCOLE 크랭크축 3 좌표 측정기 (그림 3 참조) 와 조도계로 구성되어 있다. 주목할 만하게도 하이드 크랭크축은 전국 전문 크랭크축 생산업체 중 먼저 구묵주철 크랭크축 롤링 롤링과 롤링 연마의 신기술을 적용해 좋은 경제적 사회적 효과를 거뒀다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언)
엔진 크랭크축 제조 기술의 진보가 가장 빠른 것은 가공설비이며, 전형적인 가공공예는 밀링과 맷돌이라는 것을 알 수 있다. 다음은 GF70M-T 크랭크축 연삭기와 VDF 3 15 OM-4 고속 후속 외부 밀링에 대한 간략한 소개로, 그 선진도가 눈에 띈다.
GF70M-T 크랭크축 연삭기는 일본 TOYADA 공작기계 회사에서 개발한 전용 크랭크축 연삭기입니다. 다종, 저비용, 고정밀 및 대량 생산의 요구를 충족시키기 위해 설계된 수치 제어 크랭크 샤프트 연삭기입니다. 연삭기는 공작물 회전과 사륜 이송을 위한 서보 연동 제어 기술을 적용하여 크랭크축 회전 중심을 변경하지 않고 한 번에 클램프를 장착하면 커넥팅로드 저널의 후속 추적 연삭을 포함한 모든 저널 연삭을 완료할 수 있습니다. 정압 스핀들, 정압 레일, 정압 이송 레버 (사륜 스핀들 상자) 및 직선 래스터 폐쇄 루프 제어를 사용하여 일본 동양 공작 기계로 생산된 GC50 수치 제어 시스템을 사용하여 연삭 저널 진원도 정확도가 0.002mm； 에 달할 수 있습니다. CBN 사륜을 사용하면 연삭선 속도가 120m/s 까지 빠르며, 쌍사륜 주축 연삭 효율이 매우 높다.
VDF 3 15 OM-4 고속 외동 밀링 머신은 독일 브링거가 자동차 엔진 크랭크 샤프트 설계를 위해 특별히 제조한 유연한 디지털 제어 밀링 머신입니다. 이 장치는 가공소재 회전과 밀링 이송에 대한 서보 연동 제어 기술을 적용하여 크랭크축 회전 중심을 변경하지 않고 밀링 크랭크축 커넥팅로드 저널을 한 번에 추적할 수 있습니다. VDF 3 15 OM-4 고속 후속 외부 밀링은 전자 동시 회전에 의해 구동되는 일체형 복합 구조 베드를 사용하며, 건조 절삭, 가공 정밀도, 절삭 효율이 뛰어납니다. Siemens 840D 수치 제어 시스템을 사용하면 인체 인터페이스에 부품의 기본 매개변수를 입력하여 450 ~ 700 mm, 회전 지름이 380mm 미만인 다양한 크랭크 샤프트를 가공할 수 있는 장비 작동 명령을 자동으로 생성할 수 있습니다. 링크 저널 지름 오차는 0.02 mm 입니다 .....
4, 열처리 및 표면 강화 처리 기술
크랭크 샤프트 열처리의 핵심 기술은 표면 강화 처리입니다. 일반적으로 잉크 주철 크랭크축에 대해 정화 처리를 하여 표면 처리를 준비하고, 표면 강화 처리는 일반적으로 감응 담금질이나 질화 공정을 사용합니다. 단조 강철 크랭크 샤프트는 저널 및 필렛 담금질 공정을 사용합니다. 수입 장비에는 AEG 자동 크랭크축 급냉 기계와 EMA 급냉 기계가 있습니다.
외국 자료에 따르면 모깎기 롤링 기술과 이온 질소가 결합되어 연성 주철 크랭크축의 피로 강도가 130% 이상 높아질 수 있습니다. 국내 일부 제조업체들도 최근 몇 년 동안 이런 방법을 실시하여 좋은 효과를 거두었다.
크랭크축 모깍기 롤링의 경우 독일 HEGENSCHEIDT-MFD 가 자동으로 생산한 기계에는 변압 롤링 직선 특허 기술이 적용되어 좋은 모깍기 롤링 장치이지만 가격이 비싸다. 현재 국내에서 이 방면에 대한 연구도 어느 정도 성과를 거두었다. 동풍자동차유한공사기술연구소의' 크랭크축 필렛 롤링 강화 및 롤링 스트레이트 기술 연구, 개발 및 적용' 은 국내 기업들이 해외 기술 도입에 거액을 투자한 문제를 해결했으며, 이 과제는 원국가기계공업국 과학기술진보 2 등상을 수상했다.
크랭크 샤프트 제조 기술 개발 동향
1, 주조 기술
(1) 제련
고급 주철의 제련에 대해서는 대용량 중주파수로 또는 변주중주파수로 제련하고 직독분광기로 철수 성분을 검출한다. 구 잉크 주철 처리 하도급, 구형 화제 신품종 개발, 유류 수태, 유형 내 수태, 복합 수태 등 선진 수태 방법 사용. 용융 프로세스의 매개변수는 마이크로컴퓨터에 의해 제어되고 화면에 표시됩니다.
(2) 모델링
잃어버린 폼 주조가 개발되고 촉진 될 것입니다. 샌드형 주조에서는 상자 없는 사출 성형 및 스쿼시 성형이 중시되며 새로 만들거나 개조한 공장에서 계속 응용할 것입니다. 원래의 고압 모델링 선을 계속 사용하고 일부 주요 부품을 개선하여 코어 및 코어를 자동으로 장착할 수 있습니다.
2. 단조 기술
열몰단조 프레스와 전기 망치를 호스트로 하는 자동화 생산 라인은 크랭크축 생산의 발전 방향이다. 이러한 생산 라인은 일반적으로 정밀 전단 블랭킹, 롤러 단조 (쐐기 크로스 롤링) 가공물, 중간 주파수 감지 난방, 정밀 유압기 정압 등의 첨단 기술을 사용하며 로봇, 컨베이어 벨트, 턴테이블로 돌아가는 금형 교환 장치 등 보조 기계를 갖추고 유연한 제조 시스템 (FMS) 을 형성합니다. FMS 를 사용하면 가공소재와 금형을 자동으로 교체하고, 매개변수를 자동으로 조정하고, 작업 중 지속적으로 측정할 수 있습니다. 단조 두께 및 최대 압력에 대한 데이터를 표시 및 기록하고 값과 비교하여 최적의 변형량을 선택하여 우수한 제품을 얻습니다. 전체 시스템은 중앙 통제실에서 감시하여 무인 조작을 실현하였다.
3, 가공 기술
CNC 선반, CNC 내부 밀링 머신, CNC 자동차 드로잉 베드 및 기타 고급 장비는 크랭크 샤프트 가공 변형을 효과적으로 줄이기 위해 스핀들 목 및 커넥팅로드 저널의 CNC 터닝, 내부 밀링 및 카 풀 가공에 널리 사용됩니다. 크랭크축 연삭기는 크랭크축 저널 마무리에 광범위하게 적용될 것이다. 본 연삭반은 자동 사륜 균형장치, 중심틀 자동추적장치, 자동측정과 보상장치, 자동손질사륜, 일정한 선속도 등의 기능 요구 사항을 갖추어 연삭 품질의 안정성을 보장합니다. 고정 설비가 수입에 의존하는 현황은 단기간에 변하지 않을 것으로 예상된다.
4, 열처리 기술 및 표면 강화 기술
(1) 크랭크 샤프트 if 유도 급냉
크랭크축 중주파 감지는 마이크로컴퓨터로 모니터링되는 폐쇄 루프 중주파 감지 가열 장치를 사용하여 효율적이고 품질이 안정적이며 작동을 조절할 수 있는 특징을 가지고 있습니다.
(2) 크랭크 샤프트의 연질 질화
대량 생산된 크랭크축의 경우 제품의 품질을 높이기 위해 앞으로 마이크로컴퓨터로 제어되는 질소기 분위기가스 소프트 질화 생산 라인을 채택할 예정이다. 질소 기반 분위기 가스 소프트 질화 생산 라인은 사전 세척기 (세척 및 건조), 예열로, 소프트 질화로, 냉각 탱크, 후면 세척기 (세척 및 건조), 제어 시스템 및 가스 및 가스 분배 시스템으로 구성됩니다.
(3) 크랭크 샤프트 표면 강화 기술
잉크 주철 크랭크축 모깎기 롤링 강화는 크랭크축 가공에 광범위하게 적용될 것이다. 또한 모깎기 롤러 강화 및 저널 표면 급냉 등의 복합 강화 공정도 크랭크축 가공에 광범위하게 적용되며, 단조 강철 크랭크축은 저널 및 모깎기 급냉 강화를 사용합니다.