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針對(duì)曲軸兩大失效模式：軸頸磨損和疲勞斷裂，需要對(duì)曲軸表面進(jìn)行強(qiáng)化處理。徑表面強(qiáng)化后的曲軸，在硬度、耐磨性及抗疲勞強(qiáng)度等方面有不同程度的提高，從而有效保證曲軸的性能。

曲軸是內(nèi)燃機(jī)中承受沖擊載荷、傳遞動(dòng)力的關(guān)鍵零件，在內(nèi)燃機(jī)五大件中是最難以保證加工質(zhì)量的零件。由于曲軸工況條件惡劣，因此對(duì)曲軸的材質(zhì)、毛坯加工技術(shù)、精度、表面粗糙度、熱處理和表面強(qiáng)化、動(dòng)平衡等要求都十分嚴(yán)格。若其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)沒有保證質(zhì)量，即可嚴(yán)重影響曲軸的壽命和整機(jī)的可靠性。

曲軸材質(zhì)目前主要分兩類：一類是鍛鋼，另一類是球墨鑄鐵。采用鑄造方法可獲得較為理想的結(jié)構(gòu)形狀，有利于曲軸的輕量化設(shè)計(jì)，且加工余量隨鑄造工藝水平的提高而減小。另外，球墨鑄鐵的切削性能良好，并且和鋼質(zhì)曲軸一樣可以進(jìn)行各種熱處理和表面強(qiáng)化處理來提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度、硬度和耐磨性，而且球鐵中的內(nèi)摩擦所耗功比鋼大，減小了工作時(shí)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的振幅和應(yīng)力，應(yīng)力集中也沒有剛質(zhì)曲軸敏感，所以球墨鑄鐵曲軸在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。對(duì)于160 kW以上的大功率曲軸，則優(yōu)先采用鍛鋼曲軸。

無論是鍛鋼曲軸還是球墨鑄鐵曲軸，一般都必須實(shí)施表面強(qiáng)化處理工藝，其目的在于針對(duì)曲軸的兩大失效模式：軸頸磨損和疲勞斷裂。經(jīng)表面強(qiáng)化處理后的曲軸，在硬度、耐磨性、抗疲勞強(qiáng)度方面有不同程度的提高。針對(duì)不同材質(zhì)、不同工況條件的曲軸，應(yīng)采用不同的表面處理技術(shù)，才能達(dá)到較好的處理效果。

曲軸表面處理方法較多，但歸納起來可以分為：

1）氮化加圓角滾壓工藝

曲軸氮化處理后，曲軸的表面形成結(jié)構(gòu)均勻、具有一定韌性且硬度很高的致密化合物層，它對(duì)提高曲軸的耐磨性起著主要作用；另外與化合物結(jié)合成緊密的、由表及里并具有相當(dāng)高硬度的擴(kuò)散層，同樣起著提高耐磨性的作用；同時(shí)，氮化層組織本身具有一定潤滑減磨作用，使曲軸的摩擦系數(shù)大大降低。氮化后曲軸表面致密化合物層化學(xué)性能極為穩(wěn)定，使其具有良好耐腐蝕性，這是其他表面處理方式所無法達(dá)到的。

曲軸的圓角滾壓是利用滾壓刀滾輪的壓力作用，在曲軸的主軸頸和連桿頸過渡圓角處形成一條滾壓塑性變形帶，這條塑性變形帶具有以下特點(diǎn)：

① 產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，可與曲軸在工作時(shí)的拉應(yīng)力抵消或部分抵消，從而提高曲軸的疲勞強(qiáng)度。

② 硬度提高。滾壓使圓角處形成高硬度的致密層，使曲軸的機(jī)械強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度得到提高。

③ 改善表面粗糙度。圓角滾壓可使曲軸圓角表面粗糙度達(dá)到Ra0.2以下，從而大大減小了圓角處的應(yīng)力集中，提高了疲勞強(qiáng)度。

    根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，球鐵曲軸頸圓角滾壓后壽命可提高70%~150%，采用德國寶力士滾光刀加工后，壽命可提高達(dá)200%以上。由此可見，采用圓角滾壓強(qiáng)化工藝，可使大功率發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸采用球鐵制造，從而代替鍛鋼曲軸，節(jié)約加工成本和材料成本。

2）淬火加圓角滾壓工藝

曲軸軸頸淬火是為了增加曲軸軸頸表面的硬度和耐磨性，并提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度。軸頸淬火在鍛鋼曲軸中應(yīng)用比較普遍，它是提高鋼曲軸硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度的手段之一，目前已實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化加工。該強(qiáng)化方式應(yīng)用于球鐵曲軸時(shí)，能提高疲勞強(qiáng)度的20%，而應(yīng)用于鋼軸時(shí)，則能提高99%以上。

滾磨光整是指零件在獲得規(guī)定的尺寸精度、幾何精度之后，那些旨在提高零件表面質(zhì)量為目的的多種加工方法、技術(shù)被稱為表面光整加工技術(shù)。高束能表面加工設(shè)備是一款金屬表面鏡面加工設(shè)備，該設(shè)備具體的效果和特點(diǎn)包括：

① 能較全面*地去除毛刺、鈍化尖角銳邊，對(duì)于復(fù)雜形狀及大批量生產(chǎn)的零件效果尤佳。

② 粗糙度的數(shù)值可在原來的基礎(chǔ)上通過高束能表面加工設(shè)備提高2~3個(gè)等級(jí)，達(dá)到鏡面效果。

③ 可大幅度提高表面輪廓支撐長度率TP值，提高表面耐磨性。

④ 光整加工表面的紋理呈現(xiàn)非連續(xù)無方向麻點(diǎn)細(xì)粒狀P形紋理，更利于儲(chǔ)油提高抗魔性。

⑤ 能去除手工無法去除的銹蝕、氧化層和改善缺陷，使表面光亮奪目且手感光滑柔和。

⑥ 光整加工對(duì)尺寸只有微米級(jí)的影響（約減少1~3mm），不改變前面工序的尺寸和形位精度。

⑦ 提高零件的清潔度，降低數(shù)值。

⑧ 光整加工具有零件整體性的特點(diǎn)，即將零件沉默于磨具之中，對(duì)各表面不分工序，同時(shí)加工。

⑨ 光整加工可改善零件的裝配性，提高耐腐蝕性、抗磨性和疲勞強(qiáng)度，從而提高了曲軸的可靠性和使用壽命。