汽车转向节的热处理工艺及技术要求

2023-08-18 理论教育版权反馈

【摘要】：图5-2 汽车转向节简图3.汽车转向节的热处理工艺转向节毛坯调质处理后的技术要求如下:硬度为241～285HBW，金相组织为回火索氏体。从汽车转向节的材质和工作条件可知，应首先对其进行调质处理，确保基体的强度满足要求，然后对其进行表面淬火。

1.工作条件和技术要求

汽车转向节是汽车最重要的保安件之一，它主要承受弯曲载荷的作用，即承受弯曲和扭转应力，其特点是应力在截面上的分布是不均匀的，另外最大应力集中在零件的外缘，越向内部则应力越小。根据上述特性，通常选用调质钢制造转向节，即采用40Cr、40MnB、40CrMo、40CrMnMo等中碳合金钢，经过锻造成形。

某汽车转向节简图如图5-2所示，其通常由万向节叉、十字轴和轴承等零件组成。

2.汽车转向节的机械加工工艺流程

汽车转向节的机械加工工艺流程为:剪切或锯切下料→锻造成形→调质处理→机械加工→表面淬火→磨削加工→检验→防锈包装。

图5-2 汽车转向节简图

3.汽车转向节的热处理工艺

转向节毛坯调质处理后的技术要求如下:硬度为241～285HBW，金相组织为回火索氏体。在机械加工后转向节的轴径、圆角和端面同时进行中频感应淬火，表面硬度为52～63HRC，硬化层深度为3～5mm，组织为细针状的马氏体。调质处理的转向节加工工序多，有可能因工艺不当、材料不良而成为废品，因此在实际制造过程中，废品多数出现在锻造成形和调质处理的热处理加工过程中，常见的缺陷有锻造过热、硼脆、铜裂、淬裂、折叠、石墨化脆性以及脱碳等。

从汽车转向节的材质和工作条件可知，应首先对其进行调质处理，确保基体的强度满足要求，然后对其进行表面淬火。调质处理是在具有保护气氛的多用炉或盐浴炉内进行的，转向节的调质处理工艺为850～870℃×70min，淬火冷却介质为质量分数为0.2％聚乙烯醇水溶液，580～620℃×3h回火后水冷。表面淬火则采用专用的感应器进行，采用圆柱形感应器进行中频感应加热，具体工艺参数见表5-1。

汽车转向节一般使用半圈感应器进行表面处理，其结构如图5-3所示。

图5-3 转向节感应器

a)感应器的总成 b)有效圈的结构示意图

1—有效圈 2—导磁体 3—喷水器

表5-1汽车转向节中频感应加热电参数和淬火工艺规范

下面将不同热处理工艺对转向节弯曲疲劳寿命的影响列于表5-2中，供参考。

表5-2不同热处理工艺对汽车转向节弯曲疲劳寿命的影响

4.热处理工艺分析与操作要点

1)转向节的技术要求为耐磨性好、疲劳强度高，采用中碳合金钢制造，经过调质处理后基体的强度可以得到保证，表面淬火处理后表面的硬化层深度和硬度则满足了其工作需要。

2)转向节经毛坯调质＋中频感应淬火＋低温回火后，弯曲疲劳次数能比其他热处理工艺提高几十到上百倍，其原因为在调质处理的基础上进行中频感应淬火，相当于对转向节进行了表面强化处理，表面存在大量的压应力作用。所用感应圈具有半圈式结构，其特点是转向节轴径、圆角以及端面各部位加热均匀，硬化层分布合理，同时可对加热温度和硬化层深度进行调节，方便进行批量生产。为了提高加热效率，在轴向导体和半锥环导体上装有∏形硅钢片。转向节的叉子是由碳素钢或合金钢等经过锻造、热处理制成的，其具有好的刚性和强度。

汽车转向节的热处理工艺及技术要求

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