汽车悬架弹性元件淬火冷却技术探讨 - 图文-

1、现场经验汽车悬架弹性元件淬火冷却技术探讨黄昌文,冯月友(安庆安簧汽车零部件有限公司,安擞安庚24613摘要:本文着重研究汽车悬架件的淬火冷却问题,先后采用过15机油、PAG淬火剂、Y15一lI快速油和ZM C128超速油等淬火介质进行批量生产,对机油与柴油混合物作过性能测试。采取加快淬火液的局部流动等方法,可明显提高冷却效果。对于厚大截面的弹性元件,可采取与更换钢种相结合的办法,例如由60Si2Mn改为55SiMnVB、50CrVA、51crMov4等材料。关键词:淬火冷却介质;冷却方式;弹簧钢中图分类号:TGl54.4文献标识码:A文章编号:10081690(2003045403Discus

2、sion on Quenching Cooling Technologyfor Automobile Hanging Elastic ElementHUANG Chang.wen FENG Yue.you(Anhuang Automobile Parts Co,Ltd.of Anging Anging Auhui246131Abstract:This prper investigated mainly quenching Cooling of the automobile han画ng piece.The engine oil N015, PAG quenehant,Y15一II rapid

3、oil,ZMC128supempeed oil and SO on were successively adopted in mass production.The properties of en百ne oildiesel oil mixture were determinde.Cooling efficiency will be obviously improved on by strengthening partial flowing of quenehant and SO on.With heavy elastic elements,the way integrated with ex

4、changing steel grade may be taken.Foristance,60Si2Mn steel will be changed for55SiMnVB,50CrVA,51CrMoV4 and SO on.Key words:quenchant;cooling way;spring steel1引言汽车弹性元件一般是在交变应力下工作,必须具有高的抗拉强度、屈服强度及屈强比,同时还要求一定的塑性与韧性。其热处理直接影响到力学性能,除对加热参数加强控制外,冷却速度和冷却方式也很重要。本公司板簧规格为6X50mm一28.5X90ram,稳定杆规格为4,16mm4,40mm,产品覆

5、盖范围广,其淬透性、淬硬性直接影响到产品的内在质量。本文着重研究汽车悬架弹性元件的淬火冷却问题。2淬火冷却介质的选择随着公司产品结构的变化,板材厚度、杆件的直径不断增大.用15机油作为淬火介质,不能保证产品心部完全淬透、表面淬硬。因此,淬火冷却介质的调整已势在必行。2.1PAG类淬火介质的应用1992年公司把PAG淬火剂作为质量攻关的重点,着重从减少侧弯变形、防止淬裂和提高板簧寿命等方面来调整工艺参数。表1列出了60Si2Mn钢在13%PAG中处理的结果。图l是9x60mm的60Si2Mn 钢淬火停留4小时后回火的TEM照片,组织为回火屈氏体,未发现显微裂纹。16×70mm的变截面簧

6、用13%的PAG处理后,作单片疲劳试验,寿命达9.8254万次,则在15机油中寿命仅为6.2692万次,综合机械性能得到了提高。但一定浓度的水性淬火剂往往只适用于一定厚度范围的工件淬火。收稿日期:2003514作者简介:黄昌文:男(1967一副总经理,高级工程师,联系电话:05564056055。一50一热处理2003年第18卷第4期表160Si2Mn弹簧钢在13%PAG中的试验情况Table1Test results of60Si2Mnspring steel quenched.n13%PAGquenchant图14小时后回火的TEM图(x20000Fig1TEM graph of60Si2

7、Mn sted quenchedand fourhour intermptedly tempered2.2快速油淬火文献表明,在15机油中淬火。即使选用60Si2MnA钢,也只能使6aOmm和板厚14mm的钢材获得80%的马氏体(M。经多方调研,选用Y15一快速油可获得较快的冷却速度,又不致于使钢板淬裂,大量试验表明,Y15一II在处理稳定杆等圆形杆件时,效果十分理想。表2列出了两种规格的杆件在Y15一II中处理得到的结果。表2两种稳定杆在快速油中的试验情况Table2Test results of two kinds of stable rod quenched In rapid oil规格

8、介质硬度(HRc壁相组织脱碳(mm 416JYl5II61M(3龊0.15塑!二!竺竺!墼21:!12.3超速淬火油Y15一快速油一般能保证板材厚度在18ram 以下的60Si2Mn钢获得规定的组织。随着重型簧产量不断加大,板材厚度越来越大,必须进一步提高介质冷却速度。我们选用了ZMC128超速油。表3列出了几种介质的冷却特性,图2是ZMC128的冷却曲线(IS09950。从图中可以看出,其特性温发较高,800300o【;冷上"叫IbJ艇.|j前此介质已破泛地廊jH于牛产。表3几种介质冷却特性比较表e IS09950ITable3Characteristics of severalq

9、uenchantsp埘魑图2ZMC128冷却曲线Fi92Ccoling cuwofZMC1282.4柴油和机油混合物我们在机油中加入一定比例的柴油,并作了性能测试(如表4,主要考虑混合后的闪点降低较快,使用不安全,所以也就未采用。袁4机油中加入适量柴油后的性能指标Table4Properties of a回n otis mixed with-n a-molmt of diesel oil英剐开高点黼鬯擐;1%机油18210%巢油90%机油156加%柴油80%机油13820013.8318011.343改变冷却方式.提高冷却效果在大量试验的基础上,结合冷却方式的调整,可以获得意想不到的效果。我们

10、在淬火机上安装了冲浪机构,通过加速淬火液的局部流动,达到提高冷却速度的目的。4与更换钢种相结合 热处理2003年第18卷第4期 试验适表日J,当厚度超过20mm的板簧和直狰超过蝉0mm的稳定杆淬火时,必须与更换材料相结合,才能取得最佳效果。将20×76mm的少片簧C13后簧改成50CrVA 钢、在Y151I中处理后,其台架疲劳寿命超过优等品(14万次未断,切样分析表明,金相组织为中等细密回火屈氏体(2级。我们将规格为39x70ram的导向簧选用5ICrMoV4钢(DINl722188,材料号:1.7701,在15机油中的淬透性极限尺寸:扁钢35ram,圆钢60ram;而在Y15一II

11、快速油淬火后心部完全淬透,硬度达67HRC。这说明将材料与淬火介质有效结合,效果是显而易见的。表5是不同弹簧钢在ZMC128中处理得到的组织(GBl22284。试验表明,对于厚大件的淬火,必须与材料更换相结合,才能取得最佳效果。表5不同弹簧钢在zMC128中的试验情况Table5Test results of differe|at spring steel quenched in ZMC128(上接第49页5.2硬度或强度及其均匀性按照机械切削加工对材料硬度的要求,一般在160190HB(强度540640N/ram2最佳,但从等温正火工艺设备能力角度,一般要求156207HB (强度53070

12、0N/rum2。硬度均匀性:同一截面,同一毛坯件不同位置硬度差应;<8HB(强度。<30N/mm2,不同毛坯件硬度差应15HB(强度。<40N/mm2。根据上述工艺的拟订原则和技术要求,我们已经在多种变速器齿轴类零件、螺伞齿的生产中得到有效运用,既解决了由于齿坯组织和硬度不稳定导致的机械加工困难问题,同时也改善了热处理变形的稳定性,减少了新产品的试制周期,降低了零件的报废率。5结束语在大批量、多品种生产的情”0卜I,采jJ快速油或超速油淬火,结合冷却方式的改变,以及更换材料,可以有效地防止开裂,保证淬硬性和淬透性.提高产品的综合机械性能,从而提高产品的内在质量,给企业带来更大

13、的效益。参考文献【1朱直醯等缩洋,国外弹簧销钢种现状技笈腱趋势CM.冶金工业出版牡,1993,10,第一版。【2张克俭:解决淬火变形问题的新方法J.金属热处理。1997,(6。3张克俭.王德成:大力推广应用新型淬火介质M.机械业标准化和质量,1997,(1,12。4机械工程手册.BM机械工业出版杜,1996,9,第2版,弹簧钢,4209。5新仓小川等,王弓技术研究台Il考论文集c.1979,24.(2。【6“鲥es E B-蛔:sMBaadboak TM【M.Vdume4,Heat Trea-tin8,1990:9698。7J冯月友.方书生,黄昌文:大截面授簧和穗定杆的热处理改进J.热处理.2002,(4,总第鹋期。8冯月友,徐高来:PAG淬火介质在板簧髂处理中的应用C.第十届华东地区热处理年会论文。1996,(9。【9Je叫一Paul AndrioUo:淬火油槽的设计,200l北京国际热处理展览会,Holl出Oil(ChinaCo.LTD。6结论6.1等温正火工艺的采用可实现变速器齿轴类零件齿坯质量的有效控制,从而改善切削加工性和热处理变形稳定性。6.2等温正火工艺制定的关键是按奥氏体等温转变曲线,合理控制中间冷却阶段速冷、缓冷速度与时间和等温处理的温度与时间。并由此对设备提出特定的要求。参考文献1刘广明渗碳