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汽车曲轴链轮和链条热处理技术

【摘要】:表3-47部分低碳钢曲轴链条零件销轴、滚子和衬套碳氮共渗热处理的技术要求用20CrMo钢制作的滚子淬火后获得低碳马氏体组织,经180~220℃回火后,明显提高了使用寿命。图3-53 曲轴链条的销轴、滚子和衬套的气体碳氮共渗工艺通常选用网带式碳氮共渗炉或滚筒式渗碳炉,零件的碳氮共渗采用滴注方式,渗剂主要有煤油和甲醇,其中甲醇为稀释剂。

1.工作条件和技术要求

曲轴链轮和链条为动力传动机构,要求其自重轻、阻力小、安全性高。链轮的运转速度快,变换频繁,因此所受冲击力大,同时要承受弯曲应力、表面接触应力等作用,应具有高的硬度和耐磨性。链条由外链板、中间链板、内链板、销轴、衬套和滚子组成,其中链板要承受交变的法向拉应力和弯曲应力的作用,并承受多次的冲击载荷等,而滚子在链传动时,也承受很大的交变挤压力和多次冲击力的作用,另外销轴同样要承受周期性的冲击弯曲载荷。链条的失效的形式为碎裂、过载损坏、磨损和疲劳(或脆性)断裂等。

2.材料的选用

根据链条的工作特点,要求其表面具有良好的韧性和足够的耐磨性来保证其具有高的使用寿命,同时又必须具有足够的强度,通常链条零件如链板(片)、销轴、滚子和衬套等采用低碳钢经碳氮共渗处理或采用低碳合金钢进行低碳马氏体处理,也可用中碳优质低合金钢进行淬火、中温回火处理。

链板材 料 选 用35 CrMo、42 CrMo、40 Cr、30 CrNi3等;滚子的材料为20 CrMo;销轴材料为20 CrMnMo、20 Cr2 Ni4等。这些材料经过热处理或化学热处理后能获得要求的力学性能,满足工作需要,并确保具有高的使用寿命。

3.链条零件的热处理

(1)链板(片)的热处理 链板(片)材料为中碳合金钢35CrMo、42CrMo、40Cr、40Mn、30CrNi3和低碳钢27SiMn、20Mn2,低碳钢经淬火后获得低碳马氏体,其淬火工艺如图3-51所示,35CrMo、42CrMo、40Cr、40Mn、30CrNi3中碳合金钢制链板的热处理工艺如图3-52所示。

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图3-51 27SiMn、20Mn2链板的热处理工艺

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图3-52 中碳合金钢等链板的热处理工艺

40Mn链片处理后的硬度为35~45HRC。而35CrMo的热处理硬度为42~47HRC,42CrMo硬度为38~45HRC。

(2)销轴、滚子和衬套的热处理 部分低碳钢曲轴链条零件销轴、滚子和衬套碳氮共渗热处理的技术要求见表3-47。

表3-47部分低碳钢曲轴链条零件销轴、滚子和衬套碳氮共渗热处理的技术要求

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用20CrMo钢制作的滚子淬火后获得低碳马氏体组织,经180~220℃回火后,明显提高了使用寿命。销轴用材料和热处理后的技术要求见表3-48。

表3-48销轴用材料和热处理后的技术要求

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通过分析链条的工作状况可知,这些零件既要有良好的耐磨性,又要具有一定的强度和韧性,因此选用低碳钢进行渗碳或碳氮共渗处理,最后低温回火,这样表面可获得高的硬度,而零件心部硬度低,以满足其工作需要,避免在运动过程中出现断裂的现象。

曲轴链条的销轴、滚子和衬套的气体碳氮共渗工艺如图3-53所示。

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图3-53 曲轴链条的销轴、滚子和衬套的气体碳氮共渗工艺

通常选用网带式碳氮共渗炉或滚筒式渗碳炉,零件的碳氮共渗采用滴注方式,渗剂主要有煤油甲醇,其中甲醇为稀释剂。资料介绍,采用RX气体进行碳氮共渗效果更好。

为了提高链板、滚子和销轴的寿命,必须进行喷丸强化处理,处理后可明显提高零件的疲劳抗力和多冲抗力。