汽车半轴热处理工艺设计说明

小牛 小黄牛 大牛 458 大牛 汽车半轴热处理工艺说明书 一 半轴半轴也叫驱动桥 半轴是差速器与驱动轮之间传递扭矩的实心轴 其内端一般通过花键与半轴齿轮连接 外端与轮毂连接 现代汽车常用的半轴 根据其支承型式不同 有全浮式和半浮式两种 全浮式半轴只传递转矩 不承受任何反力和弯矩 因而广泛应用于各类汽车上 全浮式半轴易于拆装 只需拧下半轴突缘上的螺栓即可抽出半轴 而车轮与桥壳照样能支持汽车 从而给汽车维护带来方便 半浮式半轴既传递扭矩又承受全部反力和弯矩 它的支承结构简单 成本低 因而被广泛用于反力弯矩较小的各类轿车上 但这种半轴支承拆取麻烦 且汽车行驶中若半轴折断则易造成车轮飞脱的危险 二 半轴的工作条件及性能要求1 工作受力半轴是传递发动机扭矩 驱使车轮转动的零件 以卡车的后桥半轴为例 它一端接后桥变速机构 另一端接轮边行星差动变速机构 半轴工作时 承受发动机的扭转载荷 颠簸引起的冲击力 此外 半轴受长径比大 还承受弯曲应力 2 失效形式扭转疲劳断裂过量磨损过量变形 3 性能要求根据工作条件和失效形式 半轴应具有良好的综合力学性能 硬度心部在26 32HRC 表面在50 60HRC 表面中频淬火的淬硬层深度6 8mm疲劳极限 1 440MPa金相组织表面回火索氏体 部分托氏体 心部允许有8 左右的铁素体 三 钢材的选择根据性能要求和技术要求 半轴一般选用调质钢制造 常用的钢号有 40Cr 40MnB 35CrMo 40CrNiMo 42CrMo等 根据半轴的尺寸和硬度要求 上述钢材都满足要求 但是从工艺性 材料管理等方面综合考虑 选用42CrMo钢更为恰当 四 半轴热处理1 加工路线半轴加工路线 下料 锻造 退火 仿形加工 调质 铣花键 中频表面淬火 低温回火 校直 检验 2 退火2 1退火目的均匀钢的化学成分及组织 细化晶粒 调整硬度 消除内应力和加工硬化 改善钢的成形及切削加工性能 并为淬火作好组织准备 2 2 加热温度合金钢完全退火温度一般为 Ac3 50 70 查阅热处理手册 42CrMo的临界温度760 790 综合考虑 最终选择加热温度为 840 2 3 加热速度加热速度 低合金钢100 h 采用到温入炉或预热加热 2 4 保温时间退火时间应考虑化学成分 原是组织 装炉量等因素 对低合金钢 当装炉量不大时 可以根据经验公式 t aD 90mint 1 5 2 46 69 92min低合金钢退火的冷却速度一般控制在 50 100 h 注意 较快的冷速会导致P片间距变小 出现S 造成硬度偏高 不利切削加工 较慢的冷速不但会导致P片间距增大 而且会出现大块F 使强度 硬度降低 切削时 粘刀 淬火时造成软点 2 5 检验硬度 230HBS组织 F多 粗 P少 粗变形量 6 8 2 6 缺陷产品的处理办法出现石墨化 过烧 不能返修 直接报废具体见热处理原理与工艺 P94 3 调质处理3 1 淬火3 1 1 淬火目的 提高工件的强度 硬度 是目前工业上强化钢铁工件的主要手段 3 1 2 加热温度亚共析钢淬火加热温度为 Ac3 30 50 综合考虑 最终选择加热温度为 880 3 1 3 保温时间半轴是中小工件 所以炉温到温后的保持时间用经验公式计算 t aKD 90min 省略计算 3 1 4 冷却介质及淬火方式介质 查阅资料 广泛应用于合金钢及小截面碳钢件的淬火介质是全损耗系统用油 低温区冷速较慢 有利减小淬火畸变 开裂倾向 方式 垂直淬入冷却介质中 并上下或左右运动 带盘半轴应盘面先淬入介质中 并上下或左右运动 3 1 5 检验外观 开裂 直接报废 变形 即时校直组织 马氏体3 1 6 缺陷产品的处理办法硬度不足 进行高温回火 退火 消除应力 然后重新加热淬火 软点 欠热和冷却不均造成的软点 可以进行一次回火 再重新加热 并用适当的淬火介质及方式进行淬火 开裂 直接报废 3 2 回火3 2 1 回火目的减少或消除淬火应力 保证相应的组织转变 提高钢的韧性和塑形 获得硬度 强度 塑性和韧性的适当配合 以满足各种用途工件的性能要求 3 2 2 加热温度根据42CrMo钢的力学性能要求与回火温度的关系 回火温度取560 3 2 3 回火时间确定回火时间的基本原则 保证工件透热和组织转变能充分进行 回火保持时间按经验公式 t K AD 120min 省略计算 3 2 4 冷却方式42CrMo钢中含有Cr元素 回火容易产生高温回火脆性 为了控制高温回火脆性 回火后应进行快冷 水冷 K油 3 2 5 补充回火为了消除高温回火后 快冷时产生的应力 所以得再进行一次低温回火 低温回火的温度应不在产生高温回火脆性的脆化温度区间 400 550 所以低温补充回火温度是340 保温时间 2h 时间min 42CrMo的调质工艺曲线 4 检验外观 无裂纹 碰伤 变形量 5 硬度 28 35HRC之间金相组织 回火索氏体 心部3 的铁素体 5 表面淬火和回火技术要求 根据半轴杆部直径来确定淬硬层深度 当 10 20 时 疲劳强度最大