CN104565005A

CN104565005A - 汽车转向泵泵轴

Info

Publication number: CN104565005A
Application number: CN201410704498.XA
Authority: CN
Inventors: 施红飞
Original assignee: NINGBO HONGBO MACHINERY MANUFACTURE CO Ltd
Current assignee: NINGBO HONGBO MACHINERY MANUFACTURE CO Ltd
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2015-04-29

Abstract

本发明提供了一种汽车转向泵泵轴，属于转向泵技术领域。它解决了现有的汽车转向泵泵轴易损坏的问题。本汽车转向泵泵轴包括呈柱状的轴体，所述轴体由前至后依次分为前安装部、连接部、加强部、加厚部及后安装部，连接部的半径大于前安装部的半径且在连接部外侧壁上开设有花键，加强部一端倾斜连接至连接部上并形成一环形锥面，加强部另一端圆弧过渡至后加厚部上并形成一环形凹面，在后安装部的端面上开设有内六角安装槽。本发明具有结构稳固、使用寿命长的优点。

Description

汽车转向泵泵轴

技术领域

本发明属于转向泵技术领域，特别涉及一种汽车转向泵泵轴。

背景技术

目前，随着我国经济的飞速发展，汽车的市场的规模逐年增大。在汽车的零部件中，汽车转向泵是汽车零部件中的重要组成部分。但是，由于汽车转向泵中的主轴在高压、高温、大流量的状况下工作，因此容易造成叶片式汽车转向泵主轴的温度较高，由于材料的热胀冷缩，使主轴容易发生损坏。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种结构稳固、使用寿命长的汽车转向泵泵轴。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种汽车转向泵泵轴，包括呈柱状的轴体，其特征在于，所述轴体由前至后依次分为前安装部、连接部、加强部、加厚部及后安装部，连接部的半径大于前安装部的半径且在连接部外侧壁上开设有花键，加强部一端倾斜连接至连接部上并形成一环形锥面，加强部另一端圆弧过渡至后加厚部上并形成一环形凹面，在后安装部的端面上开设有内六角安装槽。

在上述的汽车转向泵泵轴中，在加厚部面朝加强部的一端具有倒角，上述的环形凹面连接至倒角处。

在上述的汽车转向泵泵轴中，加厚部的直径大于后安装部的直径。

在上述的汽车转向泵泵轴中，在后安装部上开设有两个环形卡槽，其中一环形卡槽位于加厚部与后安装部之间的连接处。

在上述的汽车转向泵泵轴中，轴体为为钢制成并且钢材的主要组成为(wt.％)：碳C：0.35～0.40％；硅Si：0.20～0.37％；锰Mn：0.30～0.50％；铬Cr：1.35～1.65％；铝Al：0.80～1.00％；钼Mo：0.15～0.25％；碳纳米管(长度为2-5微米)1.5-3.7％；碳纤维短纤(长度为10-20微米)0.8-1.5％；余量为Fe及不可避免的杂质。本方案通过采用碳纳米管和碳纤维短纤辅配对钢材进行增强，通过在长纤维(碳纤维短纤)和短纤维(碳纳米管)相互配合下对钢材内部结晶组织、晶界、错位缺陷、空穴、锻造后条形杂质以及其它杂质等进行关联，碳纤维短纤可以实现多个组织结构之间的连接，碳纳米管则可以实现相邻两个或者少数几个组织结构之间的连接，两者配合之下以立体连接的模式从而极大地增加材料组织结构之间的关联性，以提高材料在拉伸、屈服、扭曲以及冲击等方面的性能。

在上述的汽车转向泵泵轴中，碳纳米管和碳纤维短纤均通过预处理后再添加到钢材中(可以在熔炼阶段进行添加，也可以在锻造过程中进行添加)，碳纳米管和碳纤维短纤的预处理步骤的在0.1M NaOH去离子水超声波洗涤10-15min后以富氧乙炔焰均匀灼烧20-30s后(以达到活化碳纳米管和碳纤维短纤表面的目的，提高碳纳米管和碳纤维短纤与钛金属的表层结合质量，降低界面应力和界面能)，经离子镀层在碳纳米管和碳纤维短纤表面均匀镀0.5-1.2微米的钛金属镀层。本方案通过利用钛金属元素的亲和性，可以有效降低碳纳米管和碳纤维短纤在钢材中的边界效应，降低结合处的边界应力，从而使得掺杂后的碳纳米管和碳纤维短纤与钢材本身有机结合为一个整体，材料的整体性更强，同时均匀镀覆的钛金属镀层的良好的机械性能同样可以与钢材、碳纳米管和碳纤维短纤结合，形成管壁状的支撑微结构，实现多层复合支撑，以实现对材料的机械性能的有效提升。

在上述的汽车转向泵泵轴中，轴体表面采用高频淬火工艺，所述高频淬火工艺为一次淬火采用250-400KHz高频加热至工件表面以下0.5-1.2mm深度处金相组织90％转化为奥氏体，后以-2摄氏度冷冻氯化钾盐水喷洒至工件表面急冷后以常温冷却水大量冲洗，二次淬火采用200-300KHz高频加热至工件表面以下0.3-0.8mm深度处金相组织75％转化为奥氏体，后以4摄氏度掺冰粒(喷出时掺入)水喷洒至工件表面急冷后以常温冷却水大量冲洗，三次淬火采用200-300KHz高频加热至工件表面以下0.2-0.5mm深度处金相组织30％转化为奥氏体，然后常温水淬冷。本方案通过采用多次高频淬火，可以逐渐提升材料表层的硬度和韧性，是轴体材料在越靠近表层处硬度越高，马氏体含量越高，而向深层则表现为韧性增强，在保证轴体良好表面硬度和耐磨性的同时，其整体的韧性和拉伸屈服性能并未受到影响，使用寿命更高，同时以多次高频淬火中以不同温度区间的介质进行淬火，有效提升淬火深度和效率，还可以防止温度过低而无法完成淬火，同时具有无污染，无杂质残留，无需进行清洁的优点，效率高，实用性强。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、加强部圆弧过渡至加厚部，从而避免应力集中，使其具备强度较高的优点。在加强部上形成的环形锥面，在套设齿轮等零件时，具有转配较为方便的优点。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是图1A处的放大结构示意图。

图3是图1的右视图。

图中，1、轴体；11、前安装部；12、连接部；12a、花键；13、加强部；13a、环形锥面；13b、环形凹面；14、加厚部；14a、倒角；15、后安装部；15a、内六角安装槽；15b、环形卡槽。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至图3所示，本汽车转向泵泵轴包括呈柱状的轴体1，所述轴体1由前至后依次分为前安装部11、连接部12、加强部13、加厚部14及后安装部15，连接部12的半径大于前安装部11的半径且在连接部12外侧壁上开设有花键12a，加强部13一端倾斜连接至连接部12上并形成一环形锥面13a，加强部13另一端圆弧过渡至后加厚部14上并形成一环形凹面13b，在后安装部15的端面上开设有内六角安装槽15a。加强部13圆弧过渡至加厚部14，从而避免应力集中，使其具备强度较高的优点。在加强部13上形成的环形锥面13a，在套设齿轮等零件时，具有转配较为方便的优点。同时在后安装部15的端面上开设内六角安装槽15a，方便本泵轴与转向泵其他零件的配合。

进一步的，在加厚部14面朝加强部13的一端具有倒角14a，上述的环形凹面13b连接至倒角14a处。

进一步的，加厚部14的直径大于后安装部15的直径。

进一步的，在后安装部15上开设有两个环形卡槽15b，其中一环形卡槽15b位于加厚部14与后安装部15之间的连接处。

实施例

本发明中轴体均经过如下工艺处理以获得较高的表面硬度，轴体表面采用高频淬火工艺，高频淬火工艺为一次淬火采用250-400KHz高频加热至工件表面以下0.5-1.2mm深度处金相组织90％转化为奥氏体，后以-2摄氏度冷冻氯化钾盐水喷洒至工件表面急冷后以常温冷却水大量冲洗，二次淬火采用200-300KHz高频加热至工件表面以下0.3-0.8mm深度处金相组织75％转化为奥氏体，后以4摄氏度掺冰粒(喷出时掺入)水喷洒至工件表面急冷后以常温冷却水大量冲洗，三次淬火采用200-300KHz高频加热至工件表面以下0.2-0.5mm深度处金相组织30％转化为奥氏体，然后常温水淬冷。

实施例1

本实施例中碳纳米管和碳纤维短纤均通过预处理后再添加到钢材中(在熔炼阶段进行添加)，碳纳米管和碳纤维短纤的预处理步骤的在0.1M NaOH去离子水超声波洗涤10min后以富氧乙炔焰均匀灼烧20s后，经离子镀层在碳纳米管和碳纤维短纤表面均匀镀0.5微米的钛金属镀层。

汽车转向泵泵轴中，轴体为为钢制成并且钢材的主要组成为(wt.％)：碳C：0.35％；硅Si：0.23％；锰Mn：0.30％；铬Cr：1.65％；铝Al：0.9％；钼Mo：0.15％；碳纳米管(长度为2.5微米)1.7％；碳纤维短纤(长度为10微米)0.8％；余量为Fe及不可避免的杂质。本实施例中轴体表面硬度HRC30，抗拉强度1100MPa，屈服强度980MPa，断裂伸长率10％；冲击功80J，泵轴加工成型后抽样1000件，连续使用1000小时，泵轴表面磨损小于0.01丝，表面无划痕变形。

实施例2

本实施例中碳纳米管和碳纤维短纤均通过预处理后再添加到钢材中(在锻造过程中进行添加)，碳纳米管和碳纤维短纤的预处理步骤的在0.1M NaOH去离子水超声波洗涤15min后以富氧乙炔焰均匀灼烧30s后，经离子镀层在碳纳米管和碳纤维短纤表面均匀镀0.7微米的钛金属镀层。

汽车转向泵泵轴中，轴体为为钢制成并且钢材的主要组成为(wt.％)：碳C：0.37％；硅Si：0.2％；锰Mn：0.40％；铬Cr：1.50％；铝Al：0.8％；钼Mo：0.20％；碳纳米管(长度为5微米)1.5％；碳纤维短纤(长度为12微米)1.4％；余量为Fe及不可避免的杂质。本实施例中轴体表面硬度HRC34，抗拉强度1250MPa，屈服强度1000MPa，断裂伸长率9％；冲击功95J，泵轴加工成型后抽样1000件，连续使用1000小时，泵轴表面磨损小于0.01丝，表面无划痕变形。

实施例3

本实施例中碳纳米管和碳纤维短纤均通过预处理后再添加到钢材中(在熔炼阶段进行添加)，碳纳米管和碳纤维短纤的预处理步骤的在0.1M NaOH去离子水超声波洗涤11min后以富氧乙炔焰均匀灼烧25s后，经离子镀层在碳纳米管和碳纤维短纤表面均匀镀0.8微米的钛金属镀层。

汽车转向泵泵轴中，轴体为为钢制成并且钢材的主要组成为(wt.％)：碳C：0.38％；硅Si：0.37％；锰Mn：0.37％；铬Cr：1.35％；铝Al：1％；钼Mo：0.25％；碳纳米管(长度为5微米)3.7％；碳纤维短纤(长度为14微米)1.5％；余量为Fe及不可避免的杂质。本实施例中轴体表面硬度HRC34，抗拉强度1150MPa，屈服强度990MPa，断裂伸长率10％；冲击功78J，泵轴加工成型后抽样1000件，连续使用1000小时，泵轴表面磨损小于0.01丝，表面无划痕变形。

实施例4

本实施例中碳纳米管和碳纤维短纤均通过预处理后再添加到钢材中(在锻造过程中锻打进行添加)，碳纳米管和碳纤维短纤的预处理步骤的在0.1M NaOH去离子水超声波洗涤14min后以富氧乙炔焰均匀灼烧24s后，经离子镀层在碳纳米管和碳纤维短纤表面均匀镀0.9微米的钛金属镀层。

汽车转向泵泵轴中，轴体为为钢制成并且钢材的主要组成为(wt.％)：碳C：0.40％；硅Si：0.35％；锰Mn：0.50％；铬Cr：1.4％；铝Al：0.85％；钼Mo：0.17％；碳纳米管(长度为4微米)2.2％；碳纤维短纤(长度为16微米)1％；余量为Fe及不可避免的杂质。本实施例中轴体表面硬度HRC33，抗拉强度1250MPa，屈服强度950MPa，断裂伸长率12％；冲击功87J，泵轴加工成型后抽样1000件，连续使用1000小时，泵轴表面磨损小于0.01丝，表面无划痕变形。

实施例5

本实施例碳纳米管和碳纤维短纤均通过预处理后再添加到钢材中(在熔炼阶段后期出炉前进行添加，混合均匀即可出炉)，碳纳米管和碳纤维短纤的预处理步骤的在0.1M NaOH去离子水超声波洗涤13min后以富氧乙炔焰均匀灼烧28s后，经离子镀层在碳纳米管和碳纤维短纤表面均匀镀1.1微米的钛金属镀层。

中汽车转向泵泵轴中，轴体为为钢制成并且钢材的主要组成为(wt.％)：碳C：0.39％；硅Si：0.30％；锰Mn：0.45％；铬Cr：1.47％；铝Al：0.95％；钼Mo：0.23％；碳纳米管(长度为3微米)3.5％；碳纤维短纤(长度为18微米)0.9％；余量为Fe及不可避免的杂质。本实施例中轴体表面硬度HRC35，抗拉强度1200MPa，屈服强度990MPa，断裂伸长率10％；冲击功84J，泵轴加工成型后抽样1000件，连续使用1000小时，泵轴表面磨损小于0.01丝，表面无划痕变形。

实施例6

本实施例中碳纳米管和碳纤维短纤均通过预处理后再添加到钢材中(在锻造过程中进行添加)，碳纳米管和碳纤维短纤的预处理步骤的在0.1M NaOH去离子水超声波洗涤12.5min后以富氧乙炔焰均匀灼烧25s后，经离子镀层在碳纳米管和碳纤维短纤表面均匀镀0.75微米的钛金属镀层。

汽车转向泵泵轴中，轴体为为钢制成并且钢材的主要组成为(wt.％)：碳C：0.36％；硅Si：0.28％；锰Mn：0.33％；铬Cr：1.58％；铝Al：0.93％；钼Mo：0.19％；碳纳米管(长度为2微米)2.9％；碳纤维短纤(长度为20微米)1.3％；余量为Fe及不可避免的杂质。本实施例中轴体表面硬度HRC37，抗拉强度1320MPa，屈服强度1150MPa，断裂伸长率10％；冲击功89J，泵轴加工成型后抽样1000件，连续使用1000小时，泵轴表面磨损小于0.01丝，表面无划痕变形。

本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处，同样都在本发明要求保护的范围内。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种汽车转向泵泵轴，包括呈柱状的轴体，其特征在于，所述轴体由前至后依次分为前安装部、连接部、加强部、加厚部及后安装部，连接部的半径大于前安装部的半径且在连接部外侧壁上开设有花键，加强部一端倾斜连接至连接部上并形成一环形锥面，加强部另一端圆弧过渡至后加厚部上并形成一环形凹面，在后安装部的端面上开设有内六角安装槽。

2.根据权利要求1所述的汽车转向泵泵轴，其特征在于，在加厚部面朝加强部的一端具有倒角，上述的环形凹面连接至倒角处。

3.根据权利要求1或2所述的汽车转向泵泵轴，其特征在于，加厚部的直径大于后安装部的直径。

4.根据权利要求1或2所述的汽车转向泵泵轴，其特征在于，在后安装部上开设有两个环形卡槽，其中一环形卡槽位于加厚部与后安装部之间的连接处。

5.根据权利要求1所述的汽车转向泵泵轴，其特征在于，所述轴体为为钢制成并且钢材的主要组成为(wt.％)：碳C：0.35～0.40％；硅Si：0.20～0.37％；锰Mn：0.30～0.50％；铬Cr：1.35～1.65％；铝Al：0.80～1.00％；钼Mo：0.15～0.25％；碳纳米管1.5-3.7％；碳纤维短纤0.8-1.5％；余量为Fe及不可避免的杂质。

6.根据权利要求5所述的汽车转向泵泵轴，其特征在于，所述碳纳米管和碳纤维短纤均通过预处理后再添加到钢材中，所述碳纳米管和碳纤维短纤的预处理步骤的在0.1M NaOH去离子水超声波洗涤10-15min后以富氧乙炔焰均匀灼烧20-30s后，经离子镀层在碳纳米管和碳纤维短纤表面均匀镀0.5-1.2微米的钛金属镀层。

7.根据权利要求5所述的汽车转向泵泵轴，其特征在于，所述轴体表面采用高频淬火工艺，所述高频淬火工艺为一次淬火采用250-400KHz高频加热至工件表面以下0.5-1.2mm深度处金相组织90％转化为奥氏体，后以干冰粉喷洒至工件表面急冷，干冰粉的喷洒量以1.5-2kg/m2(以工件表面淬火表面积计算)，二次淬火采用200-300KHz高频加热至工件表面以下0.3-0.8mm深度处金相组织75％转化为奥氏体，后以干冰粉喷洒至工件表面7cm处急冷，干冰粉的喷洒量以0.8-1kg/m2(以工件表面淬火表面积计算)，三次淬火采用200-300KHz高频加热至工件表面以下0.2-0.5mm深度处金相组织30％转化为奥氏体，然后常温水淬冷。