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研究分析汽车半轴的制造与热处理

 一、工作条件
    半轴是汽车后桥受扭力及一定冲击力的重要受力件,起到传递发动机扭力和驱动后桥圆锥齿使车轮前进的作用,花键受力处既有滑动又有冲击,半轴的使用寿命取决于花键齿的抗压强度和耐磨损性能的高低,其失效形式多为应力集中、疲劳断裂等,因此半轴应具有高的强度,耐疲劳及冲击韧性等。下图所示为半轴的损坏部位示意图,见abc三处。
半轴的损坏部位示意图
二、材料的选择
    根据半轴的工作状态和失效形式,一般选用中碳钢或中碳合金钢制作。对于直径小于40mm的半轴采用中碳调质钢如4045钢等,而重型汽车的粗半轴则采用淬透性较高的合金结构钢,常见材料为40Cr40MnB40CrMo47 MnTi40CrMnMo等。
三、半轴的机械加工工艺流程
    半轴的热处理工艺不同,其加工工艺路线也有差别,调质和表面淬火的路线分别如下。
    1.调质
    下料一锻造一正火或退火一机加工一调质一检查一精加工一成品。
    2.表面淬火
  下料一锻造一预备热处理一校直一机加工一表面淬火一校直一精加工一成品。
    半轴的正火或退火工序作为调质前的预备热处理,其目的是为了细化晶粒,改善切削加工性。对40Cr40MnB等正火温度和时间为860~900℃,时间45min,空冷。硬度为187241HBS;40CrMnMo等退火温度和时间为860~880℃。时间lOOmin,炉冷600℃出炉,硬度≤255HBS
四,半轴的热处理工艺
    1.半轴的技术要求
    见表7-8(调质和感应加热表面淬火)。
    7-8半轴的材料及技术要求[1]

材料牌号

 

     

感应加热表面淬火

杆部硬度(HRC)

法兰心部硬度(HB)

硬化层深度/mm

表面硬度(HRC)

40MnB

37 --44

41~ 47

>247

 

 

40Cr

37—44

2540

>249

2.5-5.

45-58

40CrMnMo

37—一44

 

 

 

47 MnTi

 

 

6.5-7.0

47-54

40CrMo

29(正火)

 

6.0

55

    2.半轴的调质工艺
上述几种钢的调质工艺列于表79
  7-9  半轴的调质处理

材料牌号

淬火

回火

加热温度/℃

保温时间/min

冷却方式

加热温度/℃

保温时间/min

冷却方式

硬度(HRC

40Cr

840-860

50-55

法兰盘 油冷10    15s后入    水冷却

400-460

120-150

水冷

37-44

40MnB

830-850

45

油冷

300-350

150-180

41-47

40MnB

850-870

60

法兰盘 油冷10    15s后入    水冷却

400-440

160

37-44

40CrMnMo

830-850

油冷

470-490

120

    从表7-9可知,中碳合金钢处理后硬度在3747HRC之间,故其组织为索氏体十部分回火屈氏体,有较好的疲劳强度,高的冲击韧性等,完全能满足工作需要。
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资料来源:东莞市弘超模具科技有限公司结构钢事业部
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