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載重汽車(chē)輪轂軸承是應用于新型十六噸載重汽車(chē)前輪上的,是國內首家把第二代汽車(chē)輪轂軸承產(chǎn)品系列應用于國產(chǎn)載重汽車(chē),以往該載重汽車(chē)每個(gè)前輪上使用的是兩套單列圓錐滾子軸承,而本公司設計為雙列圓錐滾子軸承。外圈是一個(gè)雙滾道的軸承套圈,要求表面感應淬火,其是輪轂軸承單元產(chǎn)品加工的一道關(guān)鍵工序,為此開(kāi)展對其的試驗具有非常重要的意義。
1.感應淬火試驗
使用雙工位數控淬火機床,樣品為廢套圈(見(jiàn)圖1),材料50Mn,設計一個(gè)單滾道感應器(見(jiàn)圖2)。技術(shù)要求表面硬度58~64HRC,淬硬層深度≥1.5mm。
50Mn材料應用于雙列圓錐滾子輪轂軸承單元的感應加熱淬火,以往沒(méi)有根據技術(shù)要求準確確定工藝參數或根據工藝參數準確預測淬火結果的理論方法。因此,需要進(jìn)行樣圈試驗,才能制定出合適的感應加熱淬火工藝。
試驗方法為:初步確定工藝參數、設計感應器→對工件進(jìn)行感應加熱淬火→檢測工件淬火結果→根據工件檢測結果→改進(jìn)工藝參數、改進(jìn)感應器結構→再次對工件進(jìn)行感應加熱淬火試驗。
采用車(chē)工廢套圈進(jìn)行單滾道仿形感應淬火試驗,根據試驗結果確定工藝參數,具體見(jiàn)表1。
表 1
名稱(chēng) |
頻率/Hz |
功率/kW |
加熱時(shí)間/s |
冷卻時(shí)間/s |
淬火介質(zhì) |
工藝參數 |
6000 |
100~140 |
6 |
8 |
0.4%聚乙烯醇 |
2.試驗結果
采用一個(gè)單滾道感應器進(jìn)行樣圈的感應淬火工藝試驗,試驗后用著(zhù)色滲透法檢查裂紋,用HRA-3型智能超聲波硬度計檢查表面硬度,用線(xiàn)切割取樣經(jīng)制樣后用4%硝酸酒精腐蝕,再用MM6顯微鏡觀(guān)察金相組織,用HRC-150型硬度計測量硬化層深度等。具體工藝試驗檢測結果如下:
(1)淬硬層深度
兩滾道感應淬火硬化層深度4mm,淬硬層長(cháng)度為30mm,未能淬滿(mǎn)套圈滾道,試驗結果不太理想。
進(jìn)一步考慮到軸承承受載荷情況等因素,重新對感應器的結構進(jìn)行改進(jìn),且調整了加熱時(shí)間等工藝參數,又進(jìn)行了工藝試驗,試驗結果為淬硬層深度2.5mm、淬硬層長(cháng)度為34mm,淬硬層輪廓見(jiàn)圖5,保證了兩滾道具有良好的承載,滿(mǎn)足了用戶(hù)要求。
(2)硬度
感應淬火工藝試驗后檢查樣圈表面硬度為60~61HRC。
(3)裂紋
感應淬火工藝試驗后用著(zhù)色法檢查裂紋,結果無(wú)裂紋。
(4)金相組織
按JB/T9204-2008標準檢驗,符合要求。
(5)尺寸
測量樣圈感應淬火工藝試驗前、后尺寸,見(jiàn)表2。感應淬火后滾道橢圓≤0.04mm,縮小量≤0.08mm,符合要求。
表 2 (單位:0.01mm)
編號 |
大面滾道 |
小面滾道 |
大外徑 |
小外徑 |
大端牙口 |
小端牙口 |
小臺階 |
高度 |
||||||||
熱前 |
熱后 |
熱前 |
熱后 |
熱前 |
熱后 |
熱前 |
熱后 |
熱前 |
熱后 |
熱前 |
熱后 |
熱前 |
熱后 |
熱前 |
熱后 |
|
1 |
-11 -13 |
-17 -21 |
-5 -6 |
-5 -6 |
+16 +17 |
+14 +15 |
+6 +4 |
+2 +1 |
-4 -6 |
-8 -10 |
-9 — |
-4 -6 |
+2 +3 |
+6 +8 |
+1 — |
-2 — |
2 |
-15 -17 |
-21 -24 |
-9 -11 |
-17 -19 |
+8 +10 |
+6 +9 |
+9 +7 |
+6 +4 |
-10 -12 |
-14 -18 |
-14 -16 |
-20 — |
+3 +4 |
-1 -2 |
+1 +2 |
-1 -2 |
3.結語(yǔ)
通過(guò)樣圈工藝試驗,從各項檢驗數據來(lái)看,均符合軸承技術(shù)要求,解決了載重汽車(chē)輪轂軸承套圈的熱處理技術(shù)難題。為雙列圓錐滾子輪轂軸承熱處理加工確定了工藝參數,為批量生產(chǎn)作好了工藝準備,滿(mǎn)足了用戶(hù)的使用要求。
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