CN115213646A - 一种非调质钢取力器连接轴及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非调质钢取力器连接轴及其加工方法，属于轴杆类零件加工领域。本发明的非调质钢取力器连接轴及其加工方法，采用非调质钢作为原料，添加的锰可提高材料强度；添加钒、钛、铌3种微合金元素，可形成相应的碳氮化合物，一方面在零件锻造控冷过程中析出，起到沉淀强化作用；另一方面碳氮化合物钉扎晶界，阻止晶粒长大，细化晶粒，由于采用3种微合金化元素进行复合微合金化，细化晶粒效果进一步增强，进一步提高了材料的强度及韧性。本发明解决了该零件调质后难以校直的问题。

Description

一种非调质钢取力器连接轴及其加工方法
技术领域
本发明属于轴杆类零件加工领域，尤其是一种非调质钢取力器连接轴及其加工方法。
背景技术
汽车轴杆类零件，由于材料及工艺成熟，目前广泛使用中碳钢42CrMo、40Cr等材料，通过调质处理，达到所需的性能要求。但是，对于细长轴结构零件，调质后不可避免会出现热处理变形，需要进行校直，影响产品精度，且大大降低了生产效率。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种非调质钢取力器连接轴及其加工方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种非调质钢取力器连接轴的加工方法，包括以下步骤：
(1)、采用棒料下料；
以质量百分含量计，所述棒料的组分为：C：0.35％-0.55％、Si：0.20％-0.60％、Mn：1.00％-1.80％、S：0.03％-0.08％、P：≤0.025％、Cr：0.10％-0.30％、V：0.08％-0.30％、Ti：0.010％-0.035％、Nb：0.030％-0.060％、Al：0.015％-0.045％、N：0.009％-0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)、将所述棒料加热至1100-1250℃，锻造成型，终锻温度900-1000℃，锻后进行冷却；
(3)、进行机加工，加工至预设形状和尺寸；
(4)、采用表面感应加热淬火的方式对零件两端进行感应加热淬火，在感应加热淬火后3h内对零件回火；
感应加热淬火的参数为：
阳压11-13KV，阳流11-13A，栅流1.4-1.8A，加热时间7-10S，水淬时间4S，水压≤0.5MPa，水温20±5℃；
(5)、磨外圆至成品尺寸。
进一步的，步骤(1)中采用
Figure BDA0003766229920000021
的棒料。
进一步的，步骤(2)中冷却条件为：以2-5℃/S的冷却速度吹风冷却，冷至500-600℃，之后空冷至室温。
进一步的，步骤(4)中感应加热淬火形成的硬化层厚度为1.0-3.0mm。
进一步的，硬化层的表面硬度50-58HRC。
进一步的，步骤(4)中回火条件为：200℃回火2h。
一种非调质钢取力器连接轴，根据本发明所述的加工方法加工而成。
进一步的，抗拉强度Rm≥900MPa，屈服强度ReL≥580MPa，延伸率A≥20％；
两端的表面硬度50-58HRC。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的非调质钢取力器连接轴及其加工方法，采用非调质钢作为原料，添加的锰可提高材料强度；添加钒、钛、铌3种微合金元素，可形成相应的碳氮化合物，一方面在零件锻造控冷过程中析出，起到沉淀强化作用；另一方面碳氮化合物钉扎晶界，阻止晶粒长大，细化晶粒，由于采用3种微合金化元素进行复合微合金化，细化晶粒效果进一步增强，进一步提高了材料的强度及韧性；添加一定含量的硫，有利于提高材料的切削性能，降低加工过程中的刀具损耗。本发明通过热锻控冷，不需要调质，性能即可满足零件设计要求，取消了正火、粗车、调质及校直工序，大大提高了生产效率，降低了零件制造成本；本发明解决了轴类零件采用普通调质钢调质后难以校直的问题。由于非调质钢不需要调质，热锻后采用控冷处理，其热变形远远小于传统调质钢调质处理后的变形，毛坯直接粗车，跳动即可达到≤0.3mm，大幅提高了产品合格率。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为细长轴结构的零件的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明基于取力器连接轴，采用非调质钢，通过锻后控冷，不需要调质，即可达到所需性能要求。由于去掉了调质工序，无热处理变形不需要校直，大大提高了生产效率及产品合格率。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图2，图2为细长轴结构的零件的结构示意图，由于该产品为细长轴结构，长度约820mm，最大直径约40mm，采用42CrMo材料调质处理，制造过程为：下料→加热→锻造成型→正火→粗车→调质→校直→机加工成型→两端花键部位感应淬火、回火→磨外圆。
由于该零件长度较大、直径较小，调质变形大(跳动可达5mm左右)，校直困难，合格率低。目前采取的措施为反复加热校直，同时加大锻造毛坯粗车余量(单边粗车余量3mm以上)，但跳动超过2mm的比率仍超过30％，零件合格率低，生产效率低。
一种非调质钢取力器连接轴的加工方法，包括以下步骤：
(1)、获取以下组分的棒料，以质量百分含量计，棒料的组分为：C：0.35％-0.55％、Si：0.20％-0.60％、Mn：1.00％-1.80％、S：0.03％-0.08％、P：≤0.025％、Cr：0.10％-0.30％、V：0.08％-0.30％、Ti：0.010％-0.035％、Nb：0.030％-0.060％、Al：0.015％-0.045％、N：0.009％-0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。
参见图1，图1为本发明的流程图；本发明的加工过程为：下料→加热→锻造成型、控冷→机加工成型→两端花键部位感应淬火、回火→磨外圆，具体为：
(1)、采用
Figure BDA0003766229920000041
的棒料下料；
(2)、将所述棒料加热至1100-1250℃；
将棒料锻造成型，终锻温度900-1000℃；
锻后将零件分散开，以2-5℃/S的冷却速度吹风冷却，冷至500-600℃，放入料箱集中冷却至室温。之后测试力学性能：抗拉强度Rm≥900MPa，屈服强度ReL≥580MPa，延伸率A≥20％；钢中添加钒、钛、铌3种微合金元素，可形成相应的碳氮化合物，在1100℃以上加热时，固溶于奥氏体中，在随后的锻造控冷(900℃-600℃)过程中析出，起到沉淀强化作用；此外，碳氮化合物钉扎晶界，阻止晶粒长大，细化晶粒，由于采用复合微合金化，可进一步增强细化晶粒效果，进一步提高材料的强度及韧性。经检测，零件的晶粒度可达到6级以上，远高于一般非调质钢零件的4-6级。
(3)、进行粗车、磨外圆、精车、滚花键，加工至要求尺寸；
(4)、采用表面感应加热淬火的方式对两端花键进行感应加热淬火：阳压11-13KV，阳流11-13A，栅流1.4-1.8A，加热时间7-10S，水淬时间4S，水压≤0.5MPa，水温20℃±5℃。感应加热淬火后，3h内进行200℃回火2h，得到的有效硬化层深1.0-3.0mm，硬化层的表面硬度50-58HRC；
(5)、磨外圆至成品尺寸。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种非调质钢取力器连接轴的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、采用棒料下料；
以质量百分含量计，所述棒料的组分为：C：0.35％-0.55％、Si：0.20％-0.60％、Mn：1.00％-1.80％、S：0.03％-0.08％、P：≤0.025％、Cr：0.10％-0.30％、V：0.08％-0.30％、Ti：0.010％-0.035％、Nb：0.030％-0.060％、Al：0.015％-0.045％、N：0.009％-0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)、将所述棒料加热至1100-1250℃，锻造成型，终锻温度900-1000℃，锻后进行冷却；
(3)、进行机加工，加工至预设形状和尺寸；
(4)、采用表面感应加热淬火的方式对零件两端进行感应加热淬火，在感应加热淬火后3h内对零件回火；
感应加热淬火的参数为：
阳压11-13KV，阳流11-13A，栅流1.4-1.8A，加热时间7-10S，水淬时间4S，水压≤0.5MPa，水温20±5℃；
(5)、磨外圆至成品尺寸。
2.根据权利要求1所述的非调质钢取力器连接轴的加工方法，其特征在于，步骤(1)中采用
Figure FDA0003766229910000011
的棒料。
3.根据权利要求1所述的非调质钢取力器连接轴的加工方法，其特征在于，步骤(2)中冷却条件为：以2-5℃/S的冷却速度吹风冷却，冷至500-600℃，之后空冷至室温。
4.根据权利要求1所述的非调质钢取力器连接轴的加工方法，其特征在于，步骤(4)中感应加热淬火形成的硬化层厚度为1.0-3.0mm。
5.根据权利要求4所述的非调质钢取力器连接轴的加工方法，其特征在于，硬化层的表面硬度50-58HRC。
6.根据权利要求1所述的非调质钢取力器连接轴的加工方法，其特征在于，步骤(4)中回火条件为：200℃回火2h。
7.一种非调质钢取力器连接轴，其特征在于，根据权利要求1-6任一项所述的加工方法加工而成。
8.根据权利要求7所述的非调质钢取力器连接轴，其特征在于，抗拉强度Rm≥900MPa，屈服强度ReL≥580MPa，延伸率A≥20％；
两端的表面硬度50-58HRC。
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