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45_钢汽车轮毂轴管的热处理工艺改进
双击自动滚屏 发布者:三锋科技 发布时间:2006-01-16 阅读:1084

45#钢汽车轮毂轴管的热处理工艺改进
河南英威东风机械制造有限公司是一家汽车轮毂轴管专业化生产厂,年产量达150 万件,常年对大量的汽车轮毂轴管进行热处理。汽车轮毂轴管又称半轴套管,主要用于载重货车的冲压焊接桥壳及工程驱动桥两端的轮边支撑。
图1 所示为国内某著名汽车公司从国外引进的具有世界先进水平的大吨位重型车后桥上使用的半轴套管。材料为45 钢,硬度要求170 ~285HBW。其生产工艺流程为: 下料→中频加热→3 道热挤压成形→粗加工→ 正火处理→精加工。传统正火热处理工艺曲线如图2a 所示,设备为RJX - 150 - 9 箱式电阻炉; ≤800 ℃时开始装炉,每炉12 件; 随炉升温至( 860 ±10 ) ℃,保温( 85 ±5) mi n ,出炉冷却至室温。
按此工艺生产我们已稳定批量供货多年,产品质量一直很稳定。今年年初我们采购国内某钢厂( 炉号:用油作冷却液后的工件的硬度梯度如图6 所示。
在用油作淬火液淬火后的工件的硬度梯度与用水基淬火液工件相比较,可以明显看出用油淬后的工件硬度梯度曲线是非常平缓的; 而从油淬工件的硬化层表中可以看出硬化层深度达到了要求的1. 5 ~3. 0 mm; 经磁粉探伤试验工件无裂纹。经装机试验,工件在较大负载下,无打齿现象发生。
57 KB1505R) 45 钢上百吨,按传统正火工艺生产,其硬度值合格率极低,仅占20 % 且均为下限值。随后调整正火加热温度,并采用高压风冷欠速淬火工艺,效果并不理想。为此我们对热处理工艺进行了新的探索,采用喷雾强制冷却欠速淬火新工艺,并取得了成功。
1. 材料成分检验 对该炉号45 钢进行化学成分定量分析,结果是wC= 0. 42 % ,wSi = 0. 26 % ,wMn = 0. 6 % ,wP ≤0. 32 %,wS ≤0. 30 %。符合国家标准,碳含量处于标准下限值。
2. 热处理工艺和配套设备的设计
目前,国内外采用欠速淬火热处理工艺的冷却方式主要有两种: 喷高压风强制冷却和喷雾强制快速冷却。由于采用高压风强制冷却工艺生产效率低,不适合批量生产; 产品硬度虽有所提高,但合格率仍然很低,未获得理想效果,为此我们选用了喷雾冷却工艺。喷雾冷却是通过专门喷嘴将冷却水雾化后喷射到汽车轮毂轴管表面。其优点是: 冷却时间短,生产效率高,冷却速度调节范围大( 1 ~10 ℃/ s) ,易于实现机械化。
( 1) 设备的设计 为配合该工艺的实施,本着生产工艺稳定、可靠,产品性能波动小,适合批量生产,保证热处理质量的原则,结合公司实际,我们设计制造了如图3 所示的汽车半轴套管喷水冷却装置。它主要由动力装置( 图中未画出) 、主传动链和喷雾系统三部分组成。动力部分主要有电动机( Y132M—6 —2. 2kW) 、减速机( XWE74 —1/ 1125) 、皮带轮和链轮等组成,将动力传递给主动链轮组,主传动链按图示方向带动产品向前移动。在移动的过程中,由于托轮轴上的小齿轮与固定在支架上的齿条啮合,使工件在移动的同时实现均匀自动回转,所以可有效地保证冷却的均匀性和一致性。
( 2) 喷嘴的选用和布置 选用国产6972Y 系列3/ 8″金属喷嘴,数量为双排24 个。该喷嘴最低操作压力为0. 2 Mpa ,而车间自来水压力为0. 3 ~0. 45MPa,不需要再购买任何高压水发生装置即可实现雾化效果。喷嘴布置如图3 所示,喷嘴距工件600mm,间距200mm,排距250mm,每个喷嘴发散有效半径为200mm,这样布置可使工件在整个移动过程中,均处于水雾之中,以保证冷却过程的连续性和均匀性。
( 3) 工艺参数 喷雾强制冷却工艺曲线如图2b 所示,加热设备RXJ—150 —9 ,加热温度( 850 ±10) ℃,保温时间( 85 ±5) min,冷却水压0. 30 ~0. 45MPa,冷却水温( 35 ±10) ℃,冷却方式: 喷雾冷却9s ,自回火温度( 620 ±10) ℃,总给水量7t/ h 。
3. 硬度检测结果
硬度检测结果如下表所示。
从检测到的具体数值来看,喷雾强制冷却处理的半轴套管,硬度均匀且能满足技术要求,金相及力学性能与空冷处理相比,空冷处理的半轴套管晶粒粗大,力学性能不能满足技术要求。
4. 试验分析
碳素钢在900 ℃ 以下冷却时,在800 ~550 ℃ 范围内,只要把冷却速度控制在3 ~10 ℃/ s 内都可以得到细珠光体组织; 若大于15 ℃/ s 则得到马氏体; 在冷却速度低于3 ℃/ s 时,则得到粗大珠光体组织。而细微结构的珠光体比粗大珠光体具有更高的强度、韧性和耐接触疲劳性能,因此获得细珠光体是得到高性能的半轴套管的有效途径。喷雾冷却能将冷却速度控制在3 ~10 ℃/ s 内,加上采用专用设备,消除人为因素影响,减小产品性能波动,能保证热处理质量。
5. 结语
生产实践证明,45 钢汽车轮毂轴管经850 ℃ 正火+喷雾强制冷却工艺+ 高温自回火处理后,获得了良好的综合力学性能,整个横截面硬度分布均匀,质量稳定可靠,达到了技术要求。
 
 

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