發動機曲軸生銹影響因素淺析

彭峰

摘 要：發動機曲軸軸頸生銹會導致曲軸裝配后無法正常旋轉，軸頸和軸瓦異常磨損等質量問題。生產現場鑄鐵件曲軸生銹情況比較常見也難于控制，生銹后曲軸報廢和返修成本較高。本文就曲軸生銹問題影響因素進行各方面分析，使得在實際生產中曲軸生銹問題可得到快速抑制解決。

關鍵詞：曲軸生銹;清洗液;溫濕度

1 研究曲軸生銹影響因素的背景

曲軸在發動機中的工作環境非常惡劣，轉速非常高，載荷非常大。如果曲軸軸頸表面生銹會直接影響運動副的運動效果。如果生銹嚴重會影響到曲軸的疲勞壽命，嚴重時會導致曲軸斷裂，因此曲軸表面不允許有任何生銹情況。鑄鐵生銹是一個化學反應過程，鐵生銹需同時接觸到水和氧氣，氧氣溶解在水里，鐵與氧氣、水發生化學反應，產生生銹現象。生產現場較難控制曲軸不與水和氧氣接觸?；诖吮尘?，針對曲軸生銹問題進行原因分析。

2 曲軸生銹問題分析

本文以我司N系列曲軸為列來分析生銹因素和預防控制。曲軸生產最后一道工序為最終清洗機，經清洗、吹干后，在曲軸表面形成一層清洗液防護膜，用于隔絕金屬與氧氣接觸，起到較好的防銹效果。針對曲軸生銹問題，目前我司主要從以下幾個方面進行分析控制。

2.1 清洗設備影響因素分析

2.1.1 工件干燥時間不足

鐵與氧氣、水發生化學反應，產生生銹現象。當經過最終清洗機后的曲軸表面干燥度不足，表面殘留水珠就會加速曲軸生銹。現場通過延長曲軸經過清洗機真空干燥工位的時間來提升表面干燥度。吹干時間越長，吹干效果越好，但也得綜合考慮生產效率，干燥工位節拍應滿足生產線整體節拍要求。

2.1.2 工件吹干噴嘴偏移

曲軸清洗干燥工位是靠吹氣噴嘴對準曲軸表面進行干燥作業。如果噴嘴位置偏移未對準工件表面或噴嘴堵塞均會導致工件表面存在水珠情況。為避免出現以上兩種情況，需定期檢查噴嘴位置和噴嘴是否堵塞。

2.2 曲軸物料影響因素分析

2.2.1 曲軸成分不符合要求

鑄鐵金屬成分及其占比不同，抗氧化能力不同，表現出的生銹程度也不同。為避免因為曲軸毛坯成分異常波動導致生銹，工廠內部需對每批次曲軸毛坯來料進行成分分析（如圖1），將每次分析數據錄入分析控制圖中，當發現某種元素比例異常時及時反饋毛坯鑄造供應商進行調查并加嚴控制。同時毛坯鑄造商在生產配料時也需嚴格按照過程控制計劃進行配比生產，從源頭控制曲軸毛坯各成分比例合理。

2.2.2 曲軸毛坯空隙較大

曲軸為鑄鐵件，如果毛坯形成內部孔隙不均勻，出現較大較多的情況，則水分會殘留在孔隙內不易揮發進而導致容易氧化生銹。為避免出現孔隙較大情況，來料抽檢時需對毛坯金相組織進行監控，如對組織球數、球化率、鐵素體大小和牛眼率等監控測量。

2.3 最終清洗機清洗液影響因素分析

清洗劑具有一定的防銹能力，不同清洗液濃度防銹效果差異較大，我司將清洗液濃度控制在2%～4%，在這個范圍內濃度越高防銹能力越好。日常需每天對清洗液濃度進行檢測，如發現偏低情況需及時補充清洗劑。清洗液采用清洗劑和自來水配液。自來水經過氯或氯化物消毒，引入了氯離子。清洗液經過一段時間的使用，水分蒸發濃縮導致清洗液氯離子含量會越來越高。氯離子會與鐵元素發生反應，腐蝕工件表面。日?；瘜W品實驗室需每周對清洗液氯離子含量進行檢測分析，要求<200PPM。清洗液溫度越高，水分蒸發越快，干燥效果越好。溫度越高可避免水分殘留導致生銹但溫度過高會破壞清洗液的有效成分影響清洗效果，因此需控制在合理范圍內，目前控制在40～45度。日常需每班次點檢清洗液溫度并錄入溫度SPC控制圖，當有異常趨勢時及時調整處理。清洗液的產品品質具有很強的時效性，當清洗液長時間使用會導致防銹能力下降，需定期更換，目前需每月更換一次清洗液。

2.4 曲軸存儲環境影響因素分析

空氣中相對濕度越高，金屬表面水膜越厚，空氣中的氧透過水膜到金屬表面作用進而導致金屬生銹。當相對濕度達到一定數值時，腐蝕速度大幅上升，這個數值稱為臨界相對濕度。鐵元素的臨界相對濕度為65%，因此需將曲軸存儲的環境濕度控制到65%以下。環境溫度對曲軸生銹同樣影響較大，特別是當相對濕度達到臨界值時，溫度的影響明顯加劇，溫度每增加10℃，銹蝕速度提高兩倍。目前需將存儲環境溫度控制在20～28度。

3 總結

曲軸生銹是一個影響因素較多的問題，需對每個影響因素均加強過程控制，當多個影響因素均控制不佳時會加重生銹情況。比較常見的工件表面未吹干導致水分殘留是直接原因，清洗液防銹能力低、存儲環境相對濕度差是次要原因。當出現生銹問題時可同時從以上幾方面進行分析，快速鎖定問題原因，進行相應的調整，保證產品質量。

參考文獻：

[1]郭澤熙.淺議生鐵變成鐵銹的化學過程[J].化工管理，2017（20）.