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汽車軸承關(guān)鍵技術(shù)——熱處理

軸承是一個(gè)重要的機(jī)械基礎(chǔ)連接件,在機(jī)械工業(yè)應(yīng)用廣泛??梢哉f,有旋轉(zhuǎn)的地方就有軸承。汽車作為現(xiàn)代社會(huì)人們的主要交通工具,汽車工業(yè)也成為我國主要的支柱產(chǎn)業(yè),軸承在其中也發(fā)揮著重要作用。汽車的很多安保件,如轉(zhuǎn)向器、發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱等,都可以看到軸承的身影。汽車軸承作為軸承的一個(gè)分支,有承載、抗沖擊和高速旋轉(zhuǎn)等特殊性能,其性能對(duì)乘客、駕駛員和車輛本身的安全有著重要影響。

熱處理作為汽車軸承制造過程的關(guān)鍵工序,其加工質(zhì)量好壞與原材料是影響軸承壽命的兩大重要因素。下面,筆者根據(jù)自己的工作經(jīng)驗(yàn)和所掌握知識(shí),從汽車軸承的材料、熱處理設(shè)計(jì)、熱處理工藝、熱處理裝備、熱處理技術(shù)力量和熱處理發(fā)展方向等方面,對(duì)汽車軸承熱處理技術(shù)做簡要闡述。                                                                          

汽車軸承熱處理技術(shù)

汽車軸承用鋼中主加合金元素鉻的主要作用是提高鋼的淬透性,使零件在淬火、回火后整個(gè)截面上獲得較均勻的組織。鉻可形成合金滲碳體(Fe,Cr)3C,使奧氏體晶粒細(xì)化,加熱時(shí)降低鋼的過熱敏感性,提高耐磨性,并能使鋼在淬火時(shí)得到細(xì)針狀或隱晶馬氏體,使鋼在高強(qiáng)度的基礎(chǔ)上增加韌性,一般不需要對(duì)汽車軸承進(jìn)行深冷處理,除非對(duì)零件尺寸的穩(wěn)定性及殘留奧氏體的含量有特殊要求。


(1)汽車軸承零件的生產(chǎn)工藝路線

鋼球滾動(dòng)體的一般生產(chǎn)路線為:棒料→球坯熱墩成型→光球(銼削)→軟磨→熱處理→硬磨→ 細(xì)研→精研(拋光)。

內(nèi)外套圈的一般生產(chǎn)路線為:管料(冷碾)→退火→車削→軟磨→熱處理→磨削→精加工。

保持架的一般生產(chǎn)路線為:實(shí)體保持架(尼龍):毛坯→車削→拉、鉆窗口→表面處理。

沖壓保持架(金屬):帶料或板料→成型→切底→沖窗口→壓坡→擴(kuò)張→表面處理。


汽車軸承的滾動(dòng)體、外圈、內(nèi)圈,輪轂軸承的二三代法蘭都要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?,以充分發(fā)揮材料自身的潛力,獲得零件預(yù)期的性能并提高總成的使用壽命,主要有球化退火、整體淬火+低溫回火、化學(xué)熱處理、感應(yīng)熱處理等方式。


(2)汽車關(guān)鍵軸承零件的熱處理概況

下面從熱處理設(shè)備、工藝實(shí)例、技術(shù)要求、發(fā)展預(yù)測等作簡要介紹。


球化退火設(shè)備通常使用保護(hù)氣氛爐,使退火后的零件表面少、無氧化,并能提高軸承零件的材料利用率。軸承材料的加熱溫度為835~850 ℃,球化溫度為750~760 ℃,如圖8所示。

球滾動(dòng)體經(jīng)鍛造后,使用愛協(xié)林輥底式連續(xù)性氮基保護(hù)氣氛退火爐,如圖9a所示。球化退火溫度為760 ℃,氧勢≥900,露點(diǎn)≤20 ℃,丙烷流量0.18±0.02m3/h,爐內(nèi)壓力150~300 MPa,檢得硬度≤210 HBW,脫碳層小于等于0.25 mm、網(wǎng)狀碳化物≤CN4.2,鋼球整體淬回火后的硬度要求60HRC以上。

氮基保護(hù)氣氛退火爐

保護(hù)氣氛連續(xù)爐示意 

全自動(dòng)中頻淬火回火線  汽車軸承用熱處理設(shè)備

淬回火設(shè)備通常也使用保護(hù)氣氛爐型如鑄鏈爐、網(wǎng)帶爐或推桿爐,如圖9b所示,生產(chǎn)效率高、能耗低,常見的國內(nèi)生產(chǎn)廠家有江蘇豐東、北方工業(yè)、杭州金舟等。


內(nèi)外圈使用保護(hù)氣氛連續(xù)爐淬火,為減小變形,使用KR468G專用軸承淬火油并調(diào)整加熱溫度時(shí)間、輸送帶運(yùn)行速度等參數(shù)或也可用鹽浴進(jìn)行馬氏體分級(jí)淬火,工藝曲線如圖10所示,淬火后硬度達(dá)63~64.5 HRC,經(jīng)180±10 ℃回火后硬度61~63HRC,檢得套圈的錐度0.05mm左右,圓柱度≤0.15 mm。


汽車輪轂軸承二三代帶有法蘭盤,材料為S55C,要求淬火區(qū)域的表面硬度達(dá)60HRC以上。宜使用自動(dòng)感應(yīng)淬火生產(chǎn)線,如圖9c,冷卻介質(zhì)選用濃度可調(diào)的水基淬火液,淬火液壓力0.2~0.6 MPa,淬火后硬度62~65 HRC,硬化層深2.2~3.4 mm,圓度≤0.1 mm,經(jīng)(160±10)℃×(120±5)min整體回火后硬度60~63 HRC,顯微組織3~6級(jí)。

軸承件整體淬火回火工藝曲線

隨著國內(nèi)熱處理設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高,應(yīng)用在對(duì)汽車軸承零件生產(chǎn)加工上的已基本成熟。原來的箱式爐、井式爐、鹽浴爐、鼓形爐、普通空氣加熱爐等設(shè)備基本被淘汰,現(xiàn)大量普及的是保護(hù)氣氛設(shè)備輔以變壓吸附、膜制氮等技術(shù),以托輥式網(wǎng)帶爐為主流的整體淬回火線和自動(dòng)感應(yīng)淬火回火線已成為主流。另外,由保護(hù)氣氛向可控氣氛過渡,爐控系統(tǒng)由單線計(jì)算機(jī)控制向集群式計(jì)算機(jī)控制,也將逐漸發(fā)展為兩大趨勢。


結(jié)語

汽車軸承作為軸承的一個(gè)重要分支,它有著處于汽車工業(yè)及運(yùn)行環(huán)境的特點(diǎn)。除了改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及良好的密封和潤滑外,采用高純凈材料及合理的熱處理設(shè)備和工藝,可提高汽車軸承的可靠性并達(dá)到長壽命。

(來源:熱處理技術(shù))



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