CN114921635A - 一种前轴的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种前轴的热处理方法，前轴具有销孔，销孔具有作为其纵长两端的第一端和第二端，销孔的内壁包括由第一端至第二端依次邻接的第一区域、第二区域和第三区域，其特征在于，前轴的热处理方法包括以下步骤：对位于销孔的内壁的第一区域进行淬火硬化；对位于销孔的内壁的第三区域进行淬火硬化。上述前轴加工方法，可以在不改变销孔原有结构尺寸和所用材料的前提下，通过对销孔内孔的两端进行孔内局部淬火，从而提高销孔内孔两端的强度、耐磨性和抗挤压能力，解决主销孔异常磨损的问题。

Description

一种前轴的热处理方法
技术领域
本发明涉及车辆制造技术领域，特别是涉及一种前轴的热处理方法。
背景技术
传统的商用车的前轴在使用过程中，由于前轴与主销的密封效果不好、前轴与主销的材料和硬度不同等原因，常常出现主销孔异常磨损问题。主销孔在磨损之后，会导致主销孔的两端尺寸明显变大，下端尤为突出，而接近中部尺寸变化相对较小，形成“两个喇叭口”。如此随着主销孔的变形和磨损，主销孔的两端与主销之间的间隙便会不断加大，冲击力也加大，进入的泥浆、杂物和锈蚀产物也随之增多，进一步地导致前轴与主销的磨损加剧，从而导致零件失效。
发明内容
基于此，有必要针对现有商用车前轴在使用过程中出现主销孔异常磨损的问题，提供一种前轴的热处理方法。
一种前轴的热处理方法，所述前轴具有销孔，所述销孔具有作为其纵长两端的第一端和第二端，所述销孔的内壁包括由所述第一端至所述第二端依次邻接的第一区域、第二区域和第三区域，所述前轴的热处理方法包括以下步骤：
对位于所述销孔的内壁的第一区域进行淬火硬化；
对位于所述销孔的内壁的第三区域进行淬火硬化。
在其中一个实施例中，所述对位于所述销孔的内壁的第一区域进行淬火硬化的步骤具体包括：
对所述第一区域进行加热；
向所述第一区域喷洒冷却液以冷却。
在其中一个实施例中，所述第一区域包括沿所述销孔的径向设置的第一子区域和第二子区域，所述销孔在所述第一子区域处的壁厚大于所述销孔在所述第二子区域处的壁厚；
所述对所述第一区域进行加热的步骤中：
利用淬火感应器对所述第一区域进行加热，且所述淬火感应器的加热部的汇流导线位于所述第一子区域处。
在其中一个实施例中，所述对位于所述销孔的内壁的第三区域进行淬火硬化的步骤具体包括：
对所述第三区域进行加热；
向所述第三区域喷洒冷却液以冷却。
在其中一个实施例中，所述第三区域沿所述销孔的径向设置的第三子区域和第四子区域，所述销孔在所述第三子区域处的壁厚大于所述销孔在所述第四子区域处的壁厚；
对所述第三区域进行加热的步骤中：
利用淬火感应器对所述第三区域进行加热，且所述淬火感应器的加热部的汇流导线位于所述第三子区域处。
在其中一个实施例中，所述前轴的材质为调质钢，所述第一区域和所述第三区域在淬火硬化后的表面硬度为56HRC-62HRC，有效硬化深度在2.0mm-5.0mm。
在其中一个实施例中，所述前轴的材质为非调质钢，所述第一区域和所述第三区域在淬火硬化后的表面硬度为46HRC-52HRC，所述第一区域和所述第三区域的有效硬化深度在2.0mm-5.0mm。
在其中一个实施例中，所述对位于所述销孔的内壁的第一区域进行淬火硬化的步骤具体包括：
淬火感应器沿所述销孔轴向移动至第一位置，以使所述淬火感应器的加热部与所述第一区域相对，并利用所述淬火感应器的加热部对所述第一区域进行加热；
所述淬火感应器沿所述销孔轴向移动至第二位置，以使所述淬火感应器的喷洒部与所述第一区域相对，并利用所述淬火感应器的喷洒部对所述第一区域喷洒冷却液。
在其中一个实施例中，在所述淬火感应器沿所述销孔轴向移动至第二位置的步骤之前还包括：
控制所述淬火感应器的喷洒部喷洒冷却液。
在其中一个实施例中，所述对位于所述销孔的内壁的第三区域进行淬火硬化的步骤具体包括：
淬火感应器沿所述销孔轴向移动至第三位置，以使所述淬火感应器的加热部与所述第三区域相对，并利用所述淬火感应器的加热部对所述第三区域进行加热；
所述淬火感应器沿所述销孔轴向移动至第四位置，以使所述淬火感应器的喷洒部与所述第三区域相对，并利用所述淬火感应器的喷洒部对第三区域喷洒冷却液；
所述淬火感应器沿所述销孔轴向移动至第五位置，以使所述淬火感应器的加热部和喷洒部均离开所述销孔。
上述前轴加工方法，可以在不改变销孔原有结构尺寸和所用材料的前提下，通过对销孔内孔的两端进行孔内局部淬火，从而提高销孔内孔两端的强度、耐磨性和抗挤压能力，从而减少销孔在使用过程中产生的挤压变形和摩擦磨损，消除或减缓销孔与主销之间的间隙增加，解决主销孔异常磨损的问题。
附图说明
图1为本发明一种前轴的热处理方法的流程示意图；
图2为图1中步骤S3的流程示意图；
图3为图2中步骤S31的流程示意图；
图4为图2中步骤S32的流程示意图；
图5为图1中步骤S1的流程示意图；
图6为图2中淬火感应器与销孔的位置关系示意图；
图7为图6中销孔的结构示意图；
图8为图6中淬火感应器的结构示意图；
图9为图8中淬火感应器的左视图；
图10为图9中淬火感应器的俯视图。
淬火感应器10；加热部11；喷洒部12；感应线圈13；汇流导线14；喷洒冷却液圈15；冷却水管接头16；接触板17；尼龙紧固螺栓181、尼龙螺母182；感应线圈过渡导线191；加强板192；
销孔20；第一区域21；第一子区域211；第二子区域212；第二区域22；第三区域23，第三子区域231；第四子区域232；第一端25；第二端26；
第一位置30；第二位置31；第三位置32；第四位置33；第五位置34；第六位置35；第七位置36。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
参阅图1，图1示出了本发明一实施例中的一种前轴的热处理方法的流程示意图，本发明一实施例提供的前轴的热处理方法，具体包括步骤：
S1：对前轴的钢材进行选材：
具体包括，根据前轴的使用工况、服役条件和热处理工艺要求，一般选用普通调质钢、保淬透性调质钢、非调质钢。
S2：对前轴进行热处理，具体如下：
材料类别 处理工艺 硬度要求HBW 抗拉强度Rm/MPa
普通调质钢 调质 254-287 850-970
保淬透性调质钢 调质 269-302 900-1000
非调质钢 正火风冷 269-302 900-1000
S3：对前轴上的销孔20进行局部淬火，通过对销孔20的局部淬火，以使销孔20的技术指标达到如下要求，并根据销孔20需要感应淬火强化区域的结构尺寸和感应加热的特点，采用静止一次加热淬火工艺。
Figure BDA0003638079840000071
本发明的实施例中，销孔20具有作为其纵长两端的第一端25和第二端26，销孔20的内壁包括由第一端25至第二端26依次邻接的第一区域21、第二区域22和第三区域23，参阅图2，S3具体包括：
S31：对位于销孔20的内壁的第一区域21进行淬火硬化；
S32：对位于销孔20的内壁的第三区域23进行淬火硬化。
将第一区域21和第三区域23作为需要感应淬火强化的区域，并通过对位于销孔20内壁的第一区域21进行淬火硬化，以及对销孔20的内壁的第三区域23进行淬火硬化，可以提高销孔20内孔两端的强度。
上述前轴的热处理方法，可以在不改变销孔20原有结构尺寸和所用材料的前提下，通过对销孔20内孔的两端进行孔内局部淬火，从而提高销孔20内孔两端的强度、耐磨性和抗挤压能力，从而减小销孔20在使用过程中产生的挤压变形和摩擦磨损，消除或减缓销孔20与主销之间的间隙增加，解决主销孔20异常磨损的问题。
本发明的实施例中，参阅图8至图10，根据第一区域21和第三区域23的结构、尺寸、加热电源的额定功率、加热效率等因素，采用双圈串联形式内孔淬火感应器。该淬火感应器通常由加热部11和用于喷洒冷却液的喷洒部12组成，其中，加热部11由两个相互串联感应线圈13以及汇流导线14组成。
进一步地，喷洒部12包括与冷却水管接头16连接的喷洒冷却液圈15，喷洒冷却液圈15用于喷洒冷却液，使得加热到奥氏体化以上第一区域21或第三区域23能够得到快速冷却。其中，喷洒冷却液圈15采用1.5mm紫铜板制成外径Φ26mm、高度32mm空心圆柱体，并在其管壁周围加工间距为3mm～5mm交错分布、直径Φ1.5mm的通孔，并布置在与其同轴、绝缘良好的感应线圈13的下方。
本发明的实施例中，参阅图3，S31具体包括：
S311：对第一区域21进行加热；
S312：对第一区域21喷洒冷却液以冷却。
其中，参阅图6和图7，第一区域21包括沿销孔20的径向设置的第一子区域211和第二子区域212，销孔20在第一子区域211处的壁厚大于销孔20在第二子区域212处的壁厚。在步骤S311中，当淬火感应器10的加热部11对第一子区域211进行淬火时，淬火感应器10的加热部11的汇流导线14位于第一子区域211处。在实际的使用过程中，两个感应线圈13与汇流导线14相连接的部分因交流电流的流经途径不规则，所以在汇流导线14处的周期磁场分布比较复杂，从而导致该处的加热效率较低。而将汇流导线14处靠近第一子区域211，由于销孔20在第一子区域211处的壁厚较大，销孔20在此处的刚性较好，即使第一子区域211表面硬度稍低或者有效硬化层深度偏浅，也不会对销孔20的耐磨性和抗挤压能力有太大影响。
在一些实施例中，步骤S311具体包括：淬火感应器10沿销孔20轴向移动至第一位置30，以使淬火感应器10的加热部11与第一区域21相对，并利用淬火感应器10的加热部11对第一区域21进行加热。其中，淬火感应器10的加热部11按第一预设时间延时关闭，经过第一预设时间后，进入步骤S312，第一预设时间为6s-8s。
步骤S312具体包括：淬火感应器10沿销孔20轴向移动至第二位置31，以使淬火感应器10的喷洒部12与第一区域21相对，并利用淬火感应器10的喷洒部12对第一区域21喷洒冷却液。
具体到实施例中，步骤S311之前还包括步骤S310：
控制淬火感应器10的喷洒部12喷洒冷却液。
具体的，在淬火感应器10的加热部11对第一区域21加热之前，控制喷洒部12开始喷洒冷却液，并按第二预设时间延时，当经过第二预设时间后，加热部11才开始对销孔20进行加热。也就是说，加热部11开始对销孔20进行加热之前，喷洒部12便已经开始喷洒冷却液了，而当加热部11对销孔20加热完成之后，淬火感应器10运动到第二位置31时，便可以迅速对销孔20进行冷却。可选地，第二预设时间为2s。
本发明的实施例中，参阅图4，步骤S32具体包括：
S321：对第三区域23进行加热；
S322：对第三区域23喷洒冷却液以冷却。
其中，在此参阅图6和图7，第三区域23包括沿销孔20的径向设置的第三子区域231和第四子区域232，销孔20在第三子区域231处的壁厚大于销孔20在第四子区域232处的壁厚。在步骤S321中，当淬火感应器10的加热部11对第三区域23进行淬火时，淬火感应器10的加热部11的汇流导线14位于第三子区域231处。如此，可以通过将第三子区域231靠近汇流导线14，以减轻汇流导线14对销孔20淬火的影响。
在一些实施例中，步骤S321具体包括：淬火感应器10沿销孔20轴向移动至第三位置32，以使淬火感应器10的加热部11与第三区域23相对，并利用淬火感应器10的加热部11对第三区域23进行加热。其中，淬火感应器10的加热部11按第三预设时间延时关闭，经过第三预设时间后，进入步骤S322，第三预设时间为7s-9s。
步骤S322具体包括：淬火感应器10沿销孔20轴向移动至第四位置33，以使淬火感应器10的喷洒部12与第三区域23相对，并利用淬火感应器10的喷洒部12对第三区域23喷洒冷却液。其中，喷洒部12按第四预设时间延时关闭，第四预设时间为18s-22s。
具体到实施例中，步骤S322之后还包括步骤S323：
淬火感应器10沿销孔20轴向移动至第五位置34，以使淬火感应器10的加热部11和喷洒部12均离开销孔20。当淬火感应器10移动至第五位置34时，销孔20淬火完成，进入下一个工序。
本发明的实施例中，本发明的实施例中，步骤S310的步骤之前还包括步骤S301，步骤S301具体包括：淬火感应器10按第一预设速度移动至第六位置35之后，淬火感应器10按第二预设速度向第一位置30移动，第二预设速度小于第一预设速度。如此，淬火感应器10可以快速靠近第一位置30，并在靠近第一位置30之后，减缓速度，以使得淬火感应器10能够准确到达第一位置30。
进一步地，S321的步骤之前还包括步骤S20，步骤S320具体包括：
淬火感应器10按第一预设速度移动至第七位置36之后，淬火感应器10按第二预设速度向第三位置32移动。如此，淬火感应器10便可以快速靠近第三位置32，并在靠近第三位置32之后，减缓速度，以使得淬火感应器10能够准确到达第三位置32。
可选地，第一预设速度为5000mm/s，第二预设速度为500mm/s。
本发明的实施例中，参阅图5，S1具体包括：
S110：前轴的钢材需采用电炉或转炉冶炼，模铸钢锭轧制比大于三比一；连铸钢锭轧制比大于五比一，钢材以热轧状态交货；
S120：钢材内非金属夹杂物按GB/T 10561中JK分级标准检验，应达到如下要求：
Figure BDA0003638079840000111
S130：钢材的奥氏体晶粒度需优于5级，晶粒度级别按GB/T 6394检验；
S140：钢材的钢末端淬透性按GB5216中有关规定执行，端淬硬度范围按如下规定执行，同炉最大离散值不得大于4HRC；
材料类别 碳当量，％ 正火温度，℃ 端淬温度，℃ 端淬硬度范围，HRC J9
普通调质钢 0.553～0.77 840±10 830±5 26～32
保淬透性调质钢 0.593～0.80 870±10 850±5 46～52
非调质钢 0.74～0.82 900±50风冷 -- --
S150:钢材的低倍试样不得有肉眼可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮及白点等缺陷，一般疏松、中心疏松和偏析均不得大于三级。按GB/T1979的规定检验。
本发明的实施例中，当淬火感应器10对销孔20进行淬火时，淬火感应器10的加热部11按照一预设功率对销孔20进行加热，该预设功率在60kW-80kW之间，可以根据前轴的材料来选择不同的预设功率来对销孔20进行淬火。
本发明的实施例中，淬火感应器10还包括冷却水管接头16、接触板17、感应线圈过渡导线191、连接板和加强板192。冷却水管接头16用Φ12mm×1.5mm紫铜管制成，用于与淬火机床输出变压器固定连接的接触板17用6mm厚紫铜板制成，并按图所示位置用黄铜钎焊将冷却水管接头16和接触板17连接成整体。为保证喷洒冷却液圈15与感应线圈13的装配位置和良好绝缘，用厚度4mm紫铜板制成连接板分别与感应线圈过渡导线191和喷洒冷却液圈15管接头焊在一起后，中间使用2mm厚聚四氟乙烯作为绝缘通过尼龙紧固螺栓181和尼龙螺母182将淬火感应器10的加热部11和喷洒部12紧固在一起；为提高淬火感应器10的整体强度和刚度用8mm厚玻璃丝布板制成加强板192，并通过尼龙紧固螺栓181和螺母将其与接触板17紧固在一起。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种前轴的热处理方法，所述前轴具有销孔(20)，所述销孔(20)具有作为其纵长两端的第一端(25)和第二端(26)，所述销孔(20)的内壁包括由所述第一端(25)至所述第二端(26)依次邻接的第一区域(21)、第二区域(22)和第三区域(23)，其特征在于，所述前轴的热处理方法包括以下步骤：
对位于所述销孔(20)的内壁的第一区域(21)进行淬火硬化；
对位于所述销孔(20)的内壁的第三区域(23)进行淬火硬化。
2.根据权利要求1所述的前轴的热处理方法，其特征在于，所述对位于所述销孔(20)的内壁的第一区域(21)进行淬火硬化的步骤具体包括：
对所述第一区域(21)进行加热；
向所述第一区域(21)喷洒冷却液以冷却。
3.根据权利要求2所述的前轴的热处理方法，其特征在于，所述第一区域(21)包括沿所述销孔(20)的径向设置的第一子区域(211)和第二子区域(212)，所述销孔(20)在所述第一子区域(211)处的壁厚大于所述销孔(20)在所述第二子区域(212)处的壁厚；
所述对所述第一区域(21)进行加热的步骤中：
利用淬火感应器(10)对所述第一区域(21)进行加热，且所述淬火感应器(10)的加热部(11)的汇流导线(14)位于所述第一子区域(211)处。
4.根据权利要求1所述的前轴的热处理方法，其特征在于，所述对位于所述销孔(20)的内壁的第三区域(23)进行淬火硬化的步骤具体包括：
对所述第三区域(23)进行加热；
向所述第三区域(23)喷洒冷却液以冷却。
5.根据权利要求1所述的前轴的热处理方法，其特征在于，
所述第三区域(23)沿所述销孔(20)的径向设置的第三子区域(231)和第四子区域(232)，所述销孔(20)在所述第三子区域(231)处的壁厚大于所述销孔(20)在所述第四子区域(232)处的壁厚；
对所述第三区域(23)进行加热的步骤中：
利用淬火感应器(10)对所述第三区域(23)进行加热，且所述淬火感应器(10)的加热部(11)的汇流导线(14)位于所述第三子区域(231)处。
6.根据权利要求1所述的前轴的热处理方法，其特征在于，所述前轴的材质为调质钢，所述第一区域(21)和所述第三区域(23)在淬火硬化后的表面硬度为56HRC-62HRC，有效硬化深度在2.0mm-5.0mm。
7.根据权利要求1所述的前轴的热处理方法，其特征在于，所述前轴的材质为非调质钢，所述第一区域(21)和所述第三区域(23)在淬火硬化后的表面硬度为46HRC-52HRC，所述第一区域(21)和所述第三区域(23)的有效硬化深度在2.0mm-5.0mm。
8.根据权利要求1所述的前轴的热处理方法，其特征在于，所述对位于所述销孔(20)的内壁的第一区域(21)进行淬火硬化的步骤具体包括：
淬火感应器(10)沿所述销孔(20)轴向移动至第一位置(30)，以使所述淬火感应器(10)的加热部(11)与所述第一区域(21)相对，并利用所述淬火感应器(10)的加热部(11)对所述第一区域(21)进行加热；
所述淬火感应器(10)沿所述销孔(20)轴向移动至第二位置(31)，以使所述淬火感应器(10)的喷洒部(12)与所述第一区域(21)相对，并利用所述淬火感应器(10)的喷洒部(12)对所述第一区域(21)喷洒冷却液。
9.根据权利要求8所述的前轴的热处理方法，其特征在于，在所述淬火感应器(10)沿所述销孔(20)轴向移动至第二位置(31)的步骤之前还包括：
控制所述淬火感应器(10)的喷洒部(12)喷洒冷却液。
10.根据权利要求1所述的前轴的热处理方法，其特征在于，所述对位于所述销孔(20)的内壁的第三区域(23)进行淬火硬化的步骤具体包括：
淬火感应器(10)沿所述销孔(20)轴向移动至第三位置(32)，以使所述淬火感应器(10)的加热部(11)与所述第三区域(23)相对，并利用所述淬火感应器(10)的加热部(11)对所述第三区域(23)进行加热；
所述淬火感应器(10)沿所述销孔(20)轴向移动至第四位置(33)，以使所述淬火感应器(10)的喷洒部(12)与所述第三区域(23)相对，并利用所述淬火感应器(10)的喷洒部(12)对第三区域(23)喷洒冷却液；
所述淬火感应器(10)沿所述销孔(20)轴向移动至第五位置(34)，以使所述淬火感应器(10)的加热部(11)和喷洒部(12)均离开所述销孔(20)。
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