汽车零件热处理实用技术：推杆、摇臂和摇臂轴

2023-08-18 理论教育版权反馈

【摘要】：摇臂安装在摇臂轴上。图3-49 摇臂磨削裂纹及附近区域的金相组织图3-50 汽车发动机摇臂轴及淬火区45钢属于中碳钢，如果要求采用整体淬火＋低温回火处理，硬度为50～55HRC，则采用的热处理工艺为820～850℃×7～8min，淬火冷却介质为20℃以下的10％的氯化钠水溶液，200～240℃×60～90min回火。

1.内燃机推杆

（1)工作条件与技术要求推杆是与挺杆有直接关系的零件，它由杆身、上端头和下端头组成，下端头呈球状，在装配时与挺杆内的凹球面配合，上端头呈凹坑状，与摇臂上调整螺钉下端的球面相配合，因此推杆的作用是将凸轮轴经过挺杆传来的推力传给摇臂，是传递动力的关键部件，是气门机构中最容易弯曲的零件，因此推杆的两端面应具有高的硬度、刚度和良好的耐磨性，用钢或硬铝制作，钢制推杆应经过淬火和磨光，以保证其有足够的耐磨性。

（2)材料的选用和热处理工艺整体结构钢制气门推杆用45钢，组合气门推杆两端头材质为20钢、45钢，球头和球面经渗碳淬火后硬度符合要求，45钢渗碳层深度大于1mm，硬度≥58HRC，20钢渗碳层深度大于0.8mm，硬度≥52HRC。为了减轻质量，常做成空心结构，但必须保证有足够的刚度。

组合气门推杆的头部不允许松动，焊缝要牢固，要求表面无裂纹、飞边、毛刺、锈蚀等。

2.汽车发动机的摇臂和摇臂轴

（1)摇臂摇臂为一不等臂的杠杆件，也称为双杠杆，摇臂和摇臂轴如图3-48所示，摇臂中间的圆孔用来装摇臂轴。长臂端部与气门的杆端接触，短臂端部的螺孔用来安装调整螺钉，摇臂孔内有润滑油孔。摇臂的作用是把推杆经调整螺钉传给它的力改变方向传给气门端部，使气门打开进行工作。常采用钢或球墨铸铁制造摇臂，为了提高圆弧的耐磨性，提高其使用寿命，通常在感应淬火处理后进行工作面的磨削，如果存在磨削参数不当或零件定位尺寸不准等因素，则时常会产生磨削裂纹，具体如图3-49所示，在裂纹处可看到因磨削而造成的二次淬火的白亮层等。摇臂安装在摇臂轴上。目前气门摇臂的摇臂体采用铝合金材料，摇臂头部即摇臂镶块为合金材料，与传统的铸钢摇臂相比，提高了刚度，又减轻了运动部分的质量，降低了惯性力，减少了磨损，故延长了使用寿命。

图3-48 摇臂和摇臂轴

1—开口销 2—弹簧圈3—垫片 4—摇臂 5—支座 6—调整螺钉 7—摇臂轴 8—弹簧

CA141汽车摇臂采用QT600-3球墨铸铁制造，热处理的目的是提高工作表面的硬度，提高耐磨性等，热处理后的抗拉强度≥600MPa，伸长率≥3％，淬硬层深度为1.2～2.5mm，淬硬层表面硬度≥53HRC，采用高频感应淬火后淬硬层为马氏体组织，然后进行低温回火。

高频感应淬火的工艺为:摇臂依次安装在夹具上，用超音频进行工作面的感应加热，加热完毕自动转至淬火工位进行淬火，最后进行低温回火（加热温度180±10℃，时间1h)，目的是消除应力与稳定组织。

摇臂在工作过程中，要克服气门弹簧的预紧力，同时承受冲击作用。一般摇臂与气门杆部端面的失效形式为疲劳磨损。推荐的粉末冶金材料成分为w（C)＝2.0％～2.3％、w（Cr)＝11.9％～13.9％、w（Ni)＝3.13％～4.00％和w（Mo)＝1.40％～1.90％等。粉末冶金合金镶块采用压力成形，然后经过真空烧结处理，随后进行热处理:1100～1120℃盐浴炉加热，保温时间按10～13s/mm计算，在80℃以下的油中冷却，硬度为51HRC以上；通常采用箱式或井式炉回火530℃×1h两次，回火基体组织为回火马氏体＋残留奥氏体，显微镜下可以看到细小条状和小块状碳化物均匀分布在基体上，硬度为50～62HRC。

（2)摇臂轴汽车发动机摇臂轴及淬火区如图3-50所示，采用中空的45钢管制造，最佳碳质量分数为0.42％～0.47％，45钢毛坯预先调质硬度为207～247HBW，有6处需要表面淬火处理，硬度为58～63HRC，硬化层深度为1～1.5mm。

图3-49 摇臂磨削裂纹及附近区域的金相组织（×100）

图3-50 汽车发动机摇臂轴及淬火区

45钢属于中碳钢，如果要求采用整体淬火＋低温回火处理，硬度为50～55HRC，则采用的热处理工艺为820～850℃×7～8min（中温盐浴炉)，淬火冷却介质为20℃以下的10％的氯化钠水溶液，200～240℃×60～90min（硝盐浴中)回火。

汽车零件热处理实用技术：推杆、摇臂和摇臂轴

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