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汽車(chē)半軸熱處理工藝

2017年10月19日08:31 

半軸是汽車(chē)后橋受扭矩及一定沖擊力的重要結構件,是傳遞動(dòng)力的主要部件之一,在工作過(guò)程中將主減速器、差速器傳來(lái)的扭矩最后傳給驅動(dòng)車(chē)輪,即起到傳遞發(fā)動(dòng)機扭力和驅動(dòng)后橋圓錐齒使車(chē)輪前進(jìn)的作用,花鍵受力處既有滑動(dòng)又有沖擊,半軸的使用壽命取決于花鍵齒的抗壓能力,要求有較高的靜扭轉強度和扭轉疲勞壽命、良好的耐疲勞性能及沖擊韌性等,較深的硬化層等,來(lái)滿(mǎn)足實(shí)心半軸的正常需要。

(1)材料的選擇和技術(shù)要求

汽車(chē)半軸通常采用中碳鋼或中碳合金鋼等制造,并進(jìn)行調質(zhì)或正火處理。為了防止出現淬火開(kāi)裂,采用浸油或浸水的冷卻方法,中頻淬火采用水、聚乙烯醇或聚醚溶液作為冷卻介質(zhì),可有效地抑制淬火裂紋的發(fā)生。通常載重車(chē)采用全浮式半軸,易損壞部位在桿部和法蘭連接處,或受沖擊扭轉花鍵以及花鍵與桿部連接處,產(chǎn)生疲勞斷裂,其使用壽命主要取決于花鍵齒的抗壓和耐磨性能。而小客車(chē)為半浮式半軸。

對小型汽車(chē)大多使用40Cr、40MnB,對于直徑小于40mm的半軸采用中碳調質(zhì)鋼如40、45鋼等,而重型汽車(chē)的半軸則采用淬透性較高的合金結構鋼如40Cr、40CrMn、40MnB、40CrMo、40CrNiMo、47MnTi、40CrMnMo、40CrMnTi、40CrNi等。

(2)半軸的預備熱處理工藝

半軸通常采用中碳鋼或中碳合金鋼等制造,個(gè)別采用低碳鋼滲碳后進(jìn)行淬火處理。汽車(chē)半軸的調質(zhì)處理的目的是為了獲得均勻一致的回火索氏體組織,使半軸心部具有良好的綜合力學(xué)性能,確?;w的強度和良好的韌性,為最終的表面淬火作好組織上的準備。

(3)半軸的表面淬火處理

對輕型載重車(chē)和小轎車(chē)的法蘭盤(pán)式半軸(直徑在50mm以下)的淬硬層深度按要求確定見(jiàn)圖3-39,這里以40Cr為例簡(jiǎn)述半軸的表面淬火技術(shù)要求:淬火前調質(zhì)基體硬度為321375( HBS),淬火后的硬度達到4558( HRC),回火后的硬度均要求在4550( HRC),硬化層深在2.55mm之間。

一般汽車(chē)半軸采用圓環(huán)感應器進(jìn)行連續淬火加熱,為了加強加熱的效率,在有效圈上常裝有硅鋼片導磁體,槽口斜對法蘭圓角,目的是利用槽口效應,將有效圈上中頻電流在圓角驅逐到與圓角對應之處,此處在10s內可得到迅速加熱,可以得到非常合理的表面硬化層。

其表面加熱淬火的工藝參數和技術(shù)要求如下:加熱功率為150300kW,頻率為25003000Hz,半軸采用中頻感應加熱表面淬火,冷卻水流速不小于10m/s,淬火后的工件表面壓應力可達700800MPa,經(jīng)過(guò)250℃回火后,降到400500MPa。因此保證半軸表面存在一定的殘余壓應力,將有助于使半軸有較高的疲勞強度,可采用自回火、也可在爐內回火,溫度控制在180250℃,時(shí)間為90120 min。為了保證法蘭圓角的均勻加熱,可在感應器上加導磁體。表面淬火后的回火一般在淬火后馬上進(jìn)行感應加熱回火,隨后在井式爐或箱式爐中進(jìn)一步回火;也可感應淬火后立即在爐中回火。事實(shí)證明前一種回火方式有利于防止回火前裂紋的產(chǎn)生。

半軸的表面淬火硬度可通過(guò)硬度計、銼刀進(jìn)行檢驗,通常采用洛氏硬度計來(lái)判斷淬火后的硬度是否符合技術(shù)要求,在熱處理的實(shí)踐過(guò)程中,要確保零件表面的硬度合格。

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