1. 曲轴是柴油发动机直接与螺旋浆轴联结而传递推进力的。
船用柴油发动机曲轴的制造方法,大体上有二种,一是整体制造的曲轴,主要用于中小船舶和发电用中、高速的冲程的柴油发动机。另一种是组装式曲轴,主要用于大中型船舶和发电用低速二冲程柴油发动机,是将曲拐和轴颈部件热压成为整体。
组装式曲轴的曲拐有锻造和铸造二种制造方法,锻造方法需要用压力机等装备气割及机械加工费用高,因而工程的负荷大,制造成本高。但是由于用压力机加工,疲劳强度可提高。铸造方法与锻造方法比,在成本上有优越性,可批量生产,但疲劳强度比锻造的低。
发动机缸套内的火卜发力,通过连杆传到曲拐颈,此力使曲轴旋转,因而曲颈与拐臂间圆角部要求材料有高疲劳强度特性。因而对于组装曲拐,要开发新的铸钢工艺,使其有与锻造相当的高疲劳强度。
2.近净形铸钢工艺
利用铸造工艺的优势,改善生产效率和单位消耗,对于最大壁厚达一米,重量达35吨的超厚超重的曲拐,铸造时要达到近净型水平。有以下三个课题。
(1)铸造缺欠的预测和控制技术,铸钢件是向冒口方向进行凝固的。为求得能对凝固收缩补充钢水的方案,重要的拐颈部位,冒口的设计应使其不出缺陷而且要增加工工艺补正量,这是铸造工艺的常识,但采用这种方案铸成后要用气割和机械加工的部位很多。要充分利用铸造的优点,使其近净形化,制造没有工艺补正量净型铸件。对于钢水补给通道容易中断,近净形状(拐颈与拐臂间圆角也铸出),要适当地配合使用冷铁和发热材料,通过总体安排,使轴颈和圆角等重要部位不产生缩孔缺陷,所谓方向性凝固是最好的方案。为使这个方案做得最好,用三维传热分析模拟和实际产生缩孔的位置进行复核,判断缩孔巢判定的参数为G/ ,G为温度湿度(℃/sec),R为凝固速率(CM/sec)(二新山参数)在某一定值以下,极厚的铸件就会产生缩孔。以这个产生缺陷的临界值为基准,通过后热分析就可以预测出可能产生缺陷的位置,从而决定实施的方案,可完全不发生有害的缺陷。