汽车半轴热处理工艺设计说明

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资源描述

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σ-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:⑴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。⑵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。时间min840℃×90min温度℃4242CrMo完全退火工艺曲线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温度℃880℃×90min560℃×120min340℃×120min42CrMo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б=10~20%时,疲劳强度最大,杆部淬硬层深度应达到直径的15%,杆部硬度要求50~55HRC。工艺参数:变压器匝数32~33:1加热温度/℃900发电机电流频/Hz2500加热时间/s180输出电压/V480冷却介质乳化液输出电流/A160淬火方式连续输出功率/Kw75检验:硬度:50~55HRC硬化层深度:用试块按GB8817-86检验金相组织:用试块按GB2841-89检验铁素体量,允许硬化区有少量铁素体存在。

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