十字轴的热处理成果介绍

2023-08-18 理论教育版权反馈

【摘要】：表4-34不同材料和工艺处理后十字轴的组织和硬度表4-35不同材料和工艺处理后十字轴的性能对比

普通汽车的万向节通常是由万向节叉、十字轴和轴承等零件组成的，具体构造如图4-11所示，它由十字轴4、万向节叉2和6、毛毡油封7、滚针8、滚针轴承钢套9、轴承支承片1和轴承螺钉等零件组成，十字轴内有油道与十字轴油嘴3相通，可实现轴承的润滑。普通万向节工作时，两端节叉可同时绕十字轴颈的轴线转动，因此运动灵活。

1.十字轴的技术要求

十字轴是汽车万向节中十分重要的部件，为万向节的接头，用在汽车传动轴的两端，也可用在转向部分，通常采用低碳合金钢渗碳淬火，如20CrMnTi或20MnVB钢渗碳处理，最后经机械加工而成，使用寿命为3×10⁴km左右。其失效形式为疲劳磨损、磨粒磨损和氧化磨损等，因此对十字轴而言，提高其表面硬度和心部保持良好的韧性，是减缓表面磨损的有效措施之一。

2.十字轴的加工流程

目前国内大多数企业采用模锻工艺制造十字轴，其工艺流程大致为:下料→加热→锻造→去飞边→正火处理→喷丸或抛丸→车端面、钻中心孔→仿形加工→渗碳→热处理→磨外圆及端面→清洗除油→包装入库。而国外如日本在20世纪80年代开发了闭塞冷挤压十字轴工艺，与我国的热锻模成形工艺相比，提高了原材料的利用率，工序短，劳动条件好，生产率高，该工艺是将坯料放进型腔中，上下凹模合严后，从中心挤向冲头，毛坯被挤出十字轴的零件形状。20CrMnTi或20MnVB材料塑性好，在挤压过程中易于发生变形，向四周作横向移动，此时的变形阻力不大，材料的流动是按正挤压规律变化的。其冷挤压工艺的流程如下:切断→退火和喷丸→润滑处理（磷化、皂化)→闭塞成形→车端面、钻中心孔→渗碳→热处理→磨外圆及端面→清洗除油→包装入库。

图4-11 普通万向节结构

1—轴承支承片 2、6—万向节叉 3—十字轴油嘴 4—十字轴 5—十字轴安全阀 7—毛毡油封 8—滚针 9—滚针轴承钢套

闭塞冷挤压十字轴工艺的挤压方式有两种:一种压力机为双动结构，既可压紧凹模又可挤入冲头；另一种是模架具有上下凹模合严的功能，由压床压力挤入冲头成形。可以看出该工艺材料的利用率几乎为100％，是模锻无法达到的。作为一种先进的工艺，也需要设计精密而科学的模具才能满足生产实际的需要，同时应选择合理的材料并进行型腔的化学热处理，方可确保模具的使用寿命和尺寸精度的稳定。

3.十字轴的热处理工艺

目前国内汽车制造厂采用20CrMnTi或20MnVB钢渗碳处理制作的十字轴，其使用寿命不高，现开始改用低淬透性钢60Ti进行中频感应淬火处理，该钢制作的十字轴的中频感应淬火工艺规范为:频率2500Hz，功率18～25kW，电压比12∶2，电压350～450V，电流160～165A，加热时间5.5～6.5s，冷却用喷淋水压0.3～0.4MPa，水温25℃，自回火温度160～200℃。表4-34和表4-35为两类不同材料经过不同的热处理后组织和性能的对比，从两表中可以看出60Ti中频感应淬火后的性能明显优于20MnVB、20CrMnTi渗碳钢。

表4-34不同材料和工艺处理后十字轴的组织和硬度

表4-35不同材料和工艺处理后十字轴的性能对比

十字轴的热处理成果介绍

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