CN115283945A - 一种高硬度同步器铆接锁止销及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高硬度同步器铆接锁止销及其加工方法,具体步骤如下:S1进行第一次粗车,粗车时在锁止销铆接区的直径和长度方向预留加工余量Δ;S2在第一次粗车后的锁止销表面进行渗碳形成化学渗碳层;S3进行第二次粗车,将锁止销铆接区包含化学渗碳层的加工余量Δ去除;S4对步骤S3的锁止销进行加热、淬火和回火后,对铆接区进行感应退火,最后精车得到高硬度同步器铆接锁止销;本发明通过增加一次热前粗车及渗碳冷却工序,解决了传统方法的防渗难、高硬度层难加工及批量生产质量不稳定的问题,既提高了锁止销的整体硬度,又保证了铆接区三毫米处的硬度不升高,保证退火后可正常铆接,可进行大批量生产。
Description
技术领域
本发明属于副箱同步器技术领域,具体属于一种高硬度同步器铆接锁止销及其加工方法。
背景技术
副箱同步器铆接锁止销材料一般为高淬透性的中碳合金钢40MnB,工艺路线为下料-粗车-淬火回火及感应退火-精车,淬火回火热处理后表面硬度HRC50-55(铆接区感应退火后硬度小于HRC24);按照该工艺方法加工的锁止销表面硬度为HRC50-55,在后期的使用中锁止销与弹簧接触处容易磨损和产生压痕,锁止销表面压痕及磨损是副箱同步器失效的一大原因(约占15%),根据设计及售后反馈情况,通过提高锁止销表面硬度(由HRC50-55提高到HRC56-64)和零件表面的接触疲劳强度,可以使锁止销整体综合机械性能得到提高,降低由于锁止销磨损造成的同步器失效的问题,但锁止销类零件一端三毫米处要与锥环铆接,要求退火后硬度小于HRC24,退火前表面硬度不高于HRC55,否则容易出现铆接裂纹,这与希望提升锁止销整体硬度相矛盾。
为达到提高锁止销整体硬度并保证铆接区三毫米处感应退火后铆接不铆裂,传统的方法有:
1.将原来的淬火加低温回火的工艺改为渗碳淬火加低温回火工艺,渗碳前给锁止销铆接区三毫米区域刷防渗涂料防渗碳,这样理论上淬火后三毫米处硬度较低,退火后硬度可以满足要求;但从实际生产的效果来看,由于铆接区尺寸较小且带有中心孔,所以在涂刷防渗涂料过程中存在薄厚不均匀、或者由于刷涂前对零件清洗不干净造成涂料附着力下降等问题造成防渗失效的现象,所以该方法不适宜大批量生产。
2.将锁止销材料由原来的40MnB改为42CrMo,将原来的淬火加低温回火的工艺改为中频感应淬火(感应区域为除过铆接区的其余部分)加低温回火工艺,该工艺的思路是:锁止销毛坯在机加工前进行调质处理(调质后硬度HRC18-24),机加粗车后对除过铆接区的其余部分进行中频感应加热淬火及低温回火处理,这样铆接区会仍然保持调质时的低硬度状态(低硬度便于铆接),而其余部分则是感应淬火后较高的硬度状态。但由于感应热处理时磁力线的不均匀分布,造成铆接区与高硬度区的过渡区域的硬度很不稳定,存在不符合设计要求的现象,所以该方法也不适用于大批量生产。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题,本发明提供一种高硬度同步器铆接锁止销及其加工方法,通过增加了一次热前粗车及渗碳冷却工序,解决了传统方法的防渗难、高硬度层难加工及批量生产质量不稳定的问题,既提高了锁止销的整体硬度,又保证了铆接区三毫米处的硬度不升高,保证退火后可正常铆接,可进行大批量生产。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种高硬度同步器铆接锁止销的加工方法,具体步骤如下;
S1进行第一次粗车,粗车时在锁止销铆接区的直径和长度方向预留加工余量Δ;
S2在第一次粗车后的锁止销表面进行渗碳形成化学渗碳层;
S3进行第二次粗车,将锁止销铆接区包含化学渗碳层的加工余量Δ去除;
S4对步骤S3的锁止销进行加热、淬火和回火后,对铆接区进行感应退火,最后精车得到高硬度同步器铆接锁止销。
进一步的,步骤S1第一次粗车后,锁止销铆接区的直径为(ΦD+2Δ)mm,锁止销铆接区长度尺寸为(3+Δ)mm,其中ΦD为二次粗车后锁止销铆接区的直径。
进一步的,所述加工余量Δ的取值为0.6mm~1.5mm。
进一步的,步骤S2中,所述化学渗碳层深小于加工余量Δ。
进一步的,所述化学渗碳层的层深为0.6mm~1.0mm。
进一步的,步骤S2中,所述渗碳的具体步骤为:
S2.1在890±10℃,碳势1.05±0.05的条件下对锁止销进行90±40分钟的强渗;
S2.2强渗结束后将温度降至850±10℃,碳势降至0.85±0.05进行降温扩散;
S2.3然后再在850±10℃,碳势0.85±0.05的条件下保温60±30分钟;
S2.4保温结束后在渗碳炉前室进行气体冷却,冷却时间为120±30分钟。
进一步的,步骤S3中,将锁止销铆接区包含化学渗碳层的加工余量Δ去除后进行铆接区中心孔的加工。
进一步的,步骤S4中,加热、淬火均在纯氮气气氛中进行,且不控制碳势。
进一步的,步骤S4中,所述加热为在850±10℃条件下加热保温90±40分钟;所述淬火为油淬淬火;所述回火为150±30℃保温180±20分钟。
本发明还提供一种高硬度同步器铆接锁止销,根据上述制备方法制得,所述锁止销的铆接区的表面硬度小于HRC24,感应退火过渡区的整体硬度为HRC25-64,高硬度区域的表面硬度为HRC56-64。
与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:
本发明提供一种高硬度同步器铆接锁止销的加工方法,增加了热前第一次粗车,并在铆接区预留了加工余量、进行渗碳冷却后进行第二次粗车以及热处理,从而保证热处理后锁止销满足整体表面硬度不低于HRC56,而铆接区感应退火后小于HRC24的技术要求,并且本发明第二次粗车包含化学渗碳层的加工余量是在渗碳冷却状态下进行,这从根本上解决了常规方法去除高硬度淬火渗碳层的加工成本高、去除难的问题;经过实际大批量生产验证,本发明方法从工艺加工流程及大批量生产质量稳定性的角度来讲具有很高的可行性。
进一步的,本发明在加工锁止销零件中心孔的时间节点安排在第二次粗车去除包含化学渗碳层的加工余量后进行,完美的实现了铆接区域不增碳的要求,为保证后续感应退火后的铆接环节不出现裂纹打下了坚实基础;并且在淬火回火前进行包含化学渗碳层的加工余量的去除和中心孔的加工,可以避免淬火回火后对铆接区高硬度的渗碳层进行高硬度加工带来的加工效率低、加工成本成倍升高的问题。
进一步的,本发明在二次加热淬火时采用全程通氮气的方法,利用氮气不增碳也不脱碳的中性气体的特性,很好的解决了如何在高温状态下保证同一零件不同部位保持各自原有碳含量不变的要求。
进一步的,采用本发明的高硬度锁止销制造的副箱同步器故障中锁止销磨损及压痕故障占比由原来的15%降低至5%,预计实际使用后平均每年能降低售后索赔金额300万元。
附图说明
图1为副箱同步器铆接锁止销的技术要求;
图2为现有工艺的锁止销的热前示意图;
图3为本发明锁止销示意图;
图4为一次粗车后预留加工量的锁止销渗碳工艺曲线;
图5为二次粗车后锁止销的淬火工艺曲线;
附图中,1铆接区;2感应退火过渡区;3高硬度区域;4中心孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
针对锁止销硬度偏低的问题,通过对锁止销整体进行渗碳热处理的方法提高其表面硬度(由HRC50-55提高到HRC56-64),而对于铆接区不能增加硬度的要求采用在热前粗加工时专门对要求低硬度的铆接部位预留加工余量,然后转热进行渗碳冷却处理,渗碳冷却完成后再转机加将包含化学渗碳层的加工余量去除(相当于去除掉铆接区的渗碳层),最后再转热进行淬火回火及感应退火等后续工序的方法予以解决。
如图1所示,副箱同步器铆接锁止销上有中心孔4的一段为铆接区1,铆接区1的一般长度为3毫米,铆接区1的硬度要求为不大于HRC24;
铆接区1向下到锁止销最大直径区域处为感应退火过渡区2,整体硬度要求范围为HRC25-64,其中靠近最大直径区域三毫米内硬度不低于HRC45;
其余部分为高硬度区域3,硬度要求从原来的HRC50-55提高到HRC56-64。
本发明提供一种高硬度同步器铆接锁止销的加工方法,其工艺路线为:下料-一次粗车在铆接区预留加工余量-渗碳冷却-二次粗车去除包含化学渗碳层的加工余量并加工中心孔-淬火回火-感应退火-精车,该方法增加了一次热前粗车及渗碳冷却工序,通过设置预留加工量、设置化学渗碳层深,实现热处理后锁止销满足整体表面硬度不低于HRC56,而铆接区感应退火后小于HRC24的技术要求。该方法从工艺加工流程及大批量生产质量稳定性的角度来讲具有很高的可行性,具体的步骤如下:
1.下料
2.第一次粗车:按照图3所示,本发明对锁止销零件进行热前第一次粗车加工时,其关键尺寸为铆接区1的直径及长度尺寸,具体的:
铆接区1的直径尺寸为(ΦD+2Δ)mm;铆接区1长度尺寸为(3+Δ)mm,其中Δ为加工余量,0.6mm≤Δ≤1.5mm,ΦD为本发明二次粗车后锁止销铆接区的直径。
如图2所示,原来粗车时锁止销铆接区直径(即本发明二次粗车后锁止销铆接区的直径)为ΦD,锁止销总长度为L,铆接区1直径ΦD和锁止销总长度L均为图纸要求尺寸加精车量;
Δ值与零件渗碳时的化学层深密切相关,Δ值必须大于零件化学渗碳层深,Δ值太小会造成零件渗碳及精车后高碳硬化层不足影响最终零件的表面硬度提升;Δ值太大会使得渗碳时间过长及渗碳后机械加工余量过大,会造成热处理渗碳及后续机加工过程的机辅料消耗的增加。
3.渗碳冷却:将一次粗车后的零件转热进行渗碳冷却的热处理工序,工艺按照图4所示的执行,由于是渗碳后在前室通保护气氛冷却,所以出炉后检测化学层深,化学渗碳层深一般为0.6-1.0mm;
化学层深选择的范围是和Δ值密切相关的,Δ值必须大于零件的化学渗碳层深,即就是零件的化学渗碳层深越大则Δ值越大,这样设置的目的就是保证二次粗车时可以完全去除铆接区域的渗碳层;
渗碳冷却工艺包括强渗段、扩散段和冷却段,具体的:
强渗段:在强渗温度890±10℃、强渗碳势1.05±0.05的条件下强渗90±40分钟;
扩散段:强渗段结束后将渗碳温度降至850±10℃、渗碳碳势降至0.85±0.05进行边降温边扩散,扩散段结束后在温度850±10℃、碳势0.85±0.05状态下保温60±30分钟后,将零件拉至箱式渗碳多用炉前室进行气体冷却,冷却时间120±30分钟。
4.第二次粗车:将渗碳冷却后的零件转机加进行二次粗车工序的加工,去除铆接区1包含化学渗碳层的加工余量Δ,然后加工中心孔4,由于是在渗碳冷却状态下去除渗碳层,零件渗碳冷却后的硬度一般为HRC20左右,远低于HRC28,所以切削性能良好。
本发明在第一次粗车时,不加工铆接区1的中心孔4,只按照图3的要求预留加工余量,将锁止销铆接区1加工成圆柱体就可以,原因如下:如果第一次粗车就加工中心孔4,在随后渗碳冷却环节就会导致中心孔4增加渗碳层,那么在第二次粗车时就必须去除掉中心孔4内的渗碳层,去除不规则的中心孔4内的渗碳层的技术难度和加工成本要比去除圆柱体的渗碳层高得多。
5.加热淬火加回火:将第二次粗车后的零件转热进行淬火及回火处理,加热淬火的工艺按照图5的示意执行,由于氮气属于不氧化不还原性气体,为保证零件淬火后不同部位的硬度符合要求,所以加热淬火过程全程通氮气,而且为保证热处理过程中的氮气保护效果,如果在热处理该零件前炉内气氛为非纯氮气气氛,则需通氮气将炉内气氛置换为纯氮气气氛才可以处理锁止销;同理,处理完锁止销后,如果要处理其它非氮气气氛的零件,则需恢复炉气。
具体的,进行二次加热淬火时,全程通氮气,并不控制碳势,在加热温度为850±10℃条件下加热保温90±40分钟进行生产;加热保温完毕拉零件至前室油槽进行油淬淬火,淬火及清洗完成后,在回火炉将零件按照150±30℃回火温度保温180±20分钟的工艺进行回火。
6.感应退火:将二次加热淬火及回火的锁止销铆接区1进行感应退火。
Claims (10)
1.一种高硬度同步器铆接锁止销的加工方法,其特征在于,具体步骤如下;
S1进行第一次粗车,粗车时在锁止销铆接区的直径和长度方向预留加工余量Δ;
S2在第一次粗车后的锁止销表面进行渗碳形成化学渗碳层;
S3进行第二次粗车,将锁止销铆接区的包含化学渗碳层的加工余量Δ去除;
S4对步骤S3的锁止销进行加热、淬火和回火后,对铆接区进行感应退火,最后精车得到高硬度同步器铆接锁止销。
2.根据权利要求1所述的一种高硬度同步器铆接锁止销的加工方法,其特征在于,步骤S1第一次粗车后,锁止销铆接区的直径为(ΦD+2Δ)mm,锁止销铆接区长度尺寸为(3+Δ)mm,其中ΦD为二次粗车后锁止销铆接区的直径。
3.根据权利要求1或2所述的一种高硬度同步器铆接锁止销的加工方法,其特征在于,所述加工余量Δ的取值为0.6mm~1.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种高硬度同步器铆接锁止销的加工方法,其特征在于,步骤S2中,所述化学渗碳层深小于加工余量Δ。
5.根据权利要求1或4所述的一种高硬度同步器铆接锁止销的加工方法,其特征在于,所述化学渗碳层的层深为0.6mm~1.0mm。
6.根据权利要求1所述的一种高硬度同步器铆接锁止销的加工方法,其特征在于,步骤S2中,所述渗碳的具体步骤为:
S2.1在890±10℃,碳势1.05±0.05的条件下对锁止销进行90±40分钟的强渗;
S2.2强渗结束后将温度降至850±10℃,碳势降至0.85±0.05进行降温扩散;
S2.3然后再在850±10℃,碳势0.85±0.05的条件下保温60±30分钟;
S2.4保温结束后在渗碳炉前室进行气体冷却,冷却时间为120±30分钟。
7.根据权利要求1所述的一种高硬度同步器铆接锁止销的加工方法,其特征在于,步骤S3中,将锁止销铆接区包含化学渗碳层的加工余量Δ去除后进行铆接区中心孔的加工。
8.根据权利要求1所述的一种高硬度同步器铆接锁止销的加工方法,其特征在于,步骤S4中,加热、淬火均在纯氮气气氛中进行,且不控制碳势。
9.根据权利要求1所述的一种高硬度同步器铆接锁止销的加工方法,其特征在于,步骤S4中,所述加热为在850±10℃条件下加热保温90±40分钟;所述淬火为油淬淬火;所述回火为150±30℃保温180±20分钟。
10.一种高硬度同步器铆接锁止销,其特征在于,根据权利要求1-9中任一项所述制备方法制得,所述锁止销的铆接区的表面硬度小于HRC24,感应退火过渡区的整体硬度为HRC25-64,高硬度区域的表面硬度为HRC56-64。
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