汽車懸架彈性元件淬火冷卻技術(shù)探討 - 圖文-

1、現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)汽車懸架彈性元件淬火冷卻技術(shù)探討黃昌文,馮月友(安慶安簧汽車零部件有限公司,安擻安庚24613摘要:本文著重研究汽車懸架件的淬火冷卻問題,先后采用過15機(jī)油、PAG淬火劑、Y15一lI快速油和ZM C128超速油等淬火介質(zhì)進(jìn)行批量生產(chǎn),對(duì)機(jī)油與柴油混合物作過性能測(cè)試。采取加快淬火液的局部流動(dòng)等方法,可明顯提高冷卻效果。對(duì)于厚大截面的彈性元件,可采取與更換鋼種相結(jié)合的辦法,例如由60Si2Mn改為55SiMnVB、50CrVA、51crMov4等材料。關(guān)鍵詞:淬火冷卻介質(zhì);冷卻方式;彈簧鋼中圖分類號(hào):TGl54.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):10081690(2003045403Discus

2、sion on Quenching Cooling Technologyfor Automobile Hanging Elastic ElementHUANG Chang.wen FENG Yue.you(Anhuang Automobile Parts Co,Ltd.of Anging Anging Auhui246131Abstract:This prper investigated mainly quenching Cooling of the automobile han畫ng piece.The engine oil N015, PAG quenehant,Y15一II rapid

3、oil,ZMC128supempeed oil and SO on were successively adopted in mass production.The properties of en百ne oildiesel oil mixture were determinde.Cooling efficiency will be obviously improved on by strengthening partial flowing of quenehant and SO on.With heavy elastic elements,the way integrated with ex

4、changing steel grade may be taken.Foristance,60Si2Mn steel will be changed for55SiMnVB,50CrVA,51CrMoV4 and SO on.Key words:quenchant;cooling way;spring steel1引言汽車彈性元件一般是在交變應(yīng)力下工作,必須具有高的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度及屈強(qiáng)比,同時(shí)還要求一定的塑性與韌性。其熱處理直接影響到力學(xué)性能,除對(duì)加熱參數(shù)加強(qiáng)控制外,冷卻速度和冷卻方式也很重要。本公司板簧規(guī)格為6X50mm一28.5X90ram,穩(wěn)定桿規(guī)格為4,16mm4,40mm,產(chǎn)品覆

5、蓋范圍廣,其淬透性、淬硬性直接影響到產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量。本文著重研究汽車懸架彈性元件的淬火冷卻問題。2淬火冷卻介質(zhì)的選擇隨著公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化,板材厚度、桿件的直徑不斷增大.用15機(jī)油作為淬火介質(zhì),不能保證產(chǎn)品心部完全淬透、表面淬硬。因此,淬火冷卻介質(zhì)的調(diào)整已勢(shì)在必行。2.1PAG類淬火介質(zhì)的應(yīng)用1992年公司把PAG淬火劑作為質(zhì)量攻關(guān)的重點(diǎn),著重從減少側(cè)彎變形、防止淬裂和提高板簧壽命等方面來調(diào)整工藝參數(shù)。表1列出了60Si2Mn鋼在13%PAG中處理的結(jié)果。圖l是9x60mm的60Si2Mn 鋼淬火停留4小時(shí)后回火的TEM照片,組織為回火屈氏體,未發(fā)現(xiàn)顯微裂紋。16×70mm的變截面簧

6、用13%的PAG處理后,作單片疲勞試驗(yàn),壽命達(dá)9.8254萬次,則在15機(jī)油中壽命僅為6.2692萬次,綜合機(jī)械性能得到了提高。但一定濃度的水性淬火劑往往只適用于一定厚度范圍的工件淬火。收稿日期:2003514作者簡(jiǎn)介:黃昌文:男(1967一副總經(jīng)理,高級(jí)工程師,聯(lián)系電話:05564056055。一50一熱處理2003年第18卷第4期表160Si2Mn彈簧鋼在13%PAG中的試驗(yàn)情況Table1Test results of60Si2Mnspring steel quenched.n13%PAGquenchant圖14小時(shí)后回火的TEM圖(x20000Fig1TEM graph of60Si2

7、Mn sted quenchedand fourhour intermptedly tempered2.2快速油淬火文獻(xiàn)表明,在15機(jī)油中淬火。即使選用60Si2MnA鋼,也只能使6aOmm和板厚14mm的鋼材獲得80%的馬氏體(M。經(jīng)多方調(diào)研,選用Y15一快速油可獲得較快的冷卻速度,又不致于使鋼板淬裂,大量試驗(yàn)表明,Y15一II在處理穩(wěn)定桿等圓形桿件時(shí),效果十分理想。表2列出了兩種規(guī)格的桿件在Y15一II中處理得到的結(jié)果。表2兩種穩(wěn)定桿在快速油中的試驗(yàn)情況Table2Test results of two kinds of stable rod quenched In rapid oil規(guī)格

8、介質(zhì)硬度(HRc壁相組織脫碳(mm 416JYl5II61M(3齪0.15塑!二!竺竺!墼21:!12.3超速淬火油Y15一快速油一般能保證板材厚度在18ram 以下的60Si2Mn鋼獲得規(guī)定的組織。隨著重型簧產(chǎn)量不斷加大,板材厚度越來越大,必須進(jìn)一步提高介質(zhì)冷卻速度。我們選用了ZMC128超速油。表3列出了幾種介質(zhì)的冷卻特性,圖2是ZMC128的冷卻曲線(IS09950。從圖中可以看出,其特性溫發(fā)較高,800300o【;冷上"叫IbJ艇.|j前此介質(zhì)已破泛地廊jH于牛產(chǎn)。表3幾種介質(zhì)冷卻特性比較表e IS09950ITable3Characteristics of severalq

9、uenchantsp塒魑圖2ZMC128冷卻曲線Fi92Ccoling cuwofZMC1282.4柴油和機(jī)油混合物我們?cè)跈C(jī)油中加入一定比例的柴油,并作了性能測(cè)試(如表4,主要考慮混合后的閃點(diǎn)降低較快,使用不安全,所以也就未采用。袁4機(jī)油中加入適量柴油后的性能指標(biāo)Table4Properties of a回n otis mixed with-n a-molmt of diesel oil英剮開高點(diǎn)黼鬯擐;1%機(jī)油18210%巢油90%機(jī)油156加%柴油80%機(jī)油13820013.8318011.343改變冷卻方式.提高冷卻效果在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合冷卻方式的調(diào)整,可以獲得意想不到的效果。我們

10、在淬火機(jī)上安裝了沖浪機(jī)構(gòu),通過加速淬火液的局部流動(dòng),達(dá)到提高冷卻速度的目的。4與更換鋼種相結(jié)合 熱處理2003年第18卷第4期 試驗(yàn)適表日J(rèn),當(dāng)厚度超過20mm的板簧和直猙超過蟬0mm的穩(wěn)定桿淬火時(shí),必須與更換材料相結(jié)合,才能取得最佳效果。將20×76mm的少片簧C13后簧改成50CrVA 鋼、在Y151I中處理后,其臺(tái)架疲勞壽命超過優(yōu)等品(14萬次未斷,切樣分析表明,金相組織為中等細(xì)密回火屈氏體(2級(jí)。我們將規(guī)格為39x70ram的導(dǎo)向簧選用5ICrMoV4鋼(DINl722188,材料號(hào):1.7701,在15機(jī)油中的淬透性極限尺寸:扁鋼35ram,圓鋼60ram;而在Y15一II

11、快速油淬火后心部完全淬透,硬度達(dá)67HRC。這說明將材料與淬火介質(zhì)有效結(jié)合,效果是顯而易見的。表5是不同彈簧鋼在ZMC128中處理得到的組織(GBl22284。試驗(yàn)表明,對(duì)于厚大件的淬火,必須與材料更換相結(jié)合,才能取得最佳效果。表5不同彈簧鋼在zMC128中的試驗(yàn)情況Table5Test results of differe|at spring steel quenched in ZMC128(上接第49頁5.2硬度或強(qiáng)度及其均勻性按照機(jī)械切削加工對(duì)材料硬度的要求,一般在160190HB(強(qiáng)度540640N/ram2最佳,但從等溫正火工藝設(shè)備能力角度,一般要求156207HB (強(qiáng)度53070

12、0N/rum2。硬度均勻性:同一截面,同一毛坯件不同位置硬度差應(yīng);<8HB(強(qiáng)度。<30N/mm2,不同毛坯件硬度差應(yīng)15HB(強(qiáng)度。<40N/mm2。根據(jù)上述工藝的擬訂原則和技術(shù)要求,我們已經(jīng)在多種變速器齒軸類零件、螺傘齒的生產(chǎn)中得到有效運(yùn)用,既解決了由于齒坯組織和硬度不穩(wěn)定導(dǎo)致的機(jī)械加工困難問題,同時(shí)也改善了熱處理變形的穩(wěn)定性,減少了新產(chǎn)品的試制周期,降低了零件的報(bào)廢率。5結(jié)束語在大批量、多品種生產(chǎn)的情”0卜I,采jJ快速油或超速油淬火,結(jié)合冷卻方式的改變,以及更換材料,可以有效地防止開裂,保證淬硬性和淬透性.提高產(chǎn)品的綜合機(jī)械性能,從而提高產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量,給企業(yè)帶來更大

13、的效益。參考文獻(xiàn)【1朱直醯等縮洋,國(guó)外彈簧銷鋼種現(xiàn)狀技笈腱趨勢(shì)CM.冶金工業(yè)出版牡,1993,10,第一版?！?張克儉:解決淬火變形問題的新方法J.金屬熱處理。1997,(6。3張克儉.王德成:大力推廣應(yīng)用新型淬火介質(zhì)M.機(jī)械業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化和質(zhì)量,1997,(1,12。4機(jī)械工程手冊(cè).BM機(jī)械工業(yè)出版杜,1996,9,第2版,彈簧鋼,4209。5新倉(cāng)小川等,王弓技術(shù)研究臺(tái)Il考論文集c.1979,24.(2。【6“鰣es E B-蛔:sMBaadboak TM【M.Vdume4,Heat Trea-tin8,1990:9698。7J馮月友.方書生,黃昌文:大截面授簧和穗定桿的熱處理改進(jìn)J.熱處理.2002,(4,總第鹋期。8馮月友,徐高來:PAG淬火介質(zhì)在板簧髂處理中的應(yīng)用C.第十屆華東地區(qū)熱處理年會(huì)論文。1996,(9?！?Je叫一Paul AndrioUo:淬火油槽的設(shè)計(jì),200l北京國(guó)際熱處理展覽會(huì),Holl出Oil(ChinaCo.LTD。6結(jié)論6.1等溫正火工藝的采用可實(shí)現(xiàn)變速器齒軸類零件齒坯質(zhì)量的有效控制,從而改善切削加工性和熱處理變形穩(wěn)定性。6.2等溫正火工藝制定的關(guān)鍵是按奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線,合理控制中間冷卻階段速冷、緩冷速度與時(shí)間和等溫處理的溫度與時(shí)間。并由此對(duì)設(shè)備提出特定的要求。參考文獻(xiàn)1劉廣明滲碳