Kurbelwellenherstellungsprozess und Details

Die Kurbelwelle ist ein Kernbauteil des Motors und spielt eine entscheidende Rolle bei der Umwandlung der Kolbenbewegung in Drehbewegung und der Kraftübertragung. Aufgrund ihrer rauen Betriebsbedingungen muss sie eine hohe Festigkeit, Steifigkeit und hervorragende Verschleißfestigkeit aufweisen. Daher ist der Kurbelwellenherstellungsprozess äußerst anspruchsvoll und erfordert mehrere komplexe und präzise Prozesse.

Kurbelwellenwerkstoffauswahl:
Für die Kurbelwellenherstellung wird in der Regel hochwertiger legierter Stahl oder Sphäroguss verwendet. Gängige Werkstoffe sind 40Cr, 42CrMo, 45#-Stahl und QT700-2. Diese Werkstoffe zeichnen sich durch hervorragende Härtbarkeit und Ermüdungsbeständigkeit aus und halten den enormen Stößen und Torsionsmomenten bei hohen Drehzahlen stand.

Kurbelwellenschmieden:
Das Schmieden ist ein Schlüsselprozess bei der Kurbelwellenumformung und wird hauptsächlich in Freiformschmieden und Gesenkschmieden unterteilt. Kurbelwellen für Klein- und Mittelklassefahrzeuge werden meist im Gesenkschmieden hergestellt, das eine hohe Umformpräzision und Produktionseffizienz bietet. Vor dem Schmieden muss das Rohmaterial auf ca. 1150 °C bis 1250 °C erhitzt werden, um eine gute Plastizität zu gewährleisten. Durch mehrere Prozesse, darunter Vorschmieden und Fertigschmieden, wird der Rohling zunächst in die Grundform der Kurbelwelle gebracht.

Wärmebehandlung der Kurbelwelle:
Die Wärmebehandlung ist ein wesentlicher Schritt bei der Kurbelwellenherstellung und dient in erster Linie der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und der Lebensdauer der Kurbelwelle. Gängige Wärmebehandlungsverfahren sind Normalglühen, Vergüten und Einsatzhärten. Das Normalglühen baut Schmiedespannungen ab und verfeinert die Korngröße; das Vergüten verbessert Festigkeit und Zähigkeit zusätzlich. Einige Hochleistungskurbelwellen erfordern zusätzlich Hochfrequenzabschrecken oder Induktionshärten, um eine hohe Härte der Kurbelwellenzapfenoberfläche zu erreichen und die Verschleißfestigkeit zu verbessern.

Kurbelwellenbearbeitung:
Nach dem Schmieden und der Wärmebehandlung wird die Kurbelwelle mehreren Bearbeitungsschritten unterzogen, um präzise Maß- und Formtoleranzen zu erreichen. Die wichtigsten Prozesse sind:

Schruppbearbeitung: Durch Drehen wird überschüssiges Metall entfernt und die Zapfen vorbearbeitet.

Vorschlichten: Verschiedene Teile der Kurbelwelle werden weiter bearbeitet, wobei ein geringer Überschuss verbleibt.

Feinbearbeitung: Durch Feinschleifen und Polieren wird sichergestellt, dass die Haupt- und Pleuelzapfen die geplanten Abmessungen, die Oberflächengüte und die geometrische Genauigkeit erfüllen.

Dynamisches Auswuchten der Kurbelwelle: Um einen reibungslosen Motorbetrieb zu gewährleisten, muss die Kurbelwelle nach der Bearbeitung dynamisch ausgewuchtet werden. Durch Bohren von Löchern in den Gegengewichten oder den Einbau von Ausgleichsblöcken wird die Massenverteilung der Kurbelwelle gleichmäßig verteilt, wodurch Vibrationen und Geräusche im Betrieb reduziert und die Lebensdauer des Motors verlängert werden.

Qualitätsprüfung der Kurbelwelle: Nach der Herstellung wird die Kurbelwelle strengen Qualitätsprüfungen unterzogen, darunter Maßprüfung, Härteprüfung, metallografische Prüfung und Fehlererkennung, um sicherzustellen, dass das Produkt frei von Defekten wie Rissen und Einschlüssen ist und die technischen Anforderungen erfüllt.