CN104975147A - 一种汽车外球笼钟形壳的热处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车外球笼钟形壳的热处理工艺，涉及机械加工技术领域，包括正火，淬火和回火三个工艺过程，本发明通过优化正火工艺，冷却后获得金相组织为珠光体+铁素体的钟形壳，组织良好，淬火过程中，通过对钟形壳上花键柄部和内腔采用不同的淬火工艺，经回火后获得的钟形壳花键柄部强度高，耐冲击韧性良好，抗疲劳性能优异，内腔表面的硬度高，耐磨性好，接触疲劳极限高，淬硬层深度合理，淬火过程采用数字化控制，操作便捷，效率高。

Description

一种汽车外球笼钟形壳的热处理工艺

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种汽车外球笼钟形壳的热处理工艺。

背景技术

球笼(cage)也叫做“等速万向节”是轿车传动***中的重要部件，其作用是将发动机的动力从变速器传递到两个前车轮，驱动轿车高速行驶。用于轿车的等速万向节类型很多，其中应用最多的是球笼式等速万向节和三角架式等速万向节，它主要有滑套、三向轴、传动轴、星形套、保持架、钟形壳主要零件组成。由于等速万向节传递繁重的驱动力矩，随受负荷重，传动精度高，需求量很大，又是安全件，因此其主要零件均采用精锻件加工而成。球笼一般分为外球笼、三叉式内球笼和六珠式内球笼，其中，外球笼的钢球是被固定放置在星形套和钟形壳之间的一个保持架的六个窗口中，钢球在星形套和钟形壳里刚好各有一半的位置，一次来确定和万向节的作用角度，光滑的表面处理使得万向节的运动像一个斜齿轮一样，六个钢球分别推动各自所在的星形套和钟形壳中的球道，只不过是通过钢球而不是齿轮的齿来传递扭矩。

钟形壳作为汽车外球笼中至关重要的零件之一，它主要由工作部分和联结部分组成，工作部分由内球面及若干沟道组成，联结部分由柄部的台阶面、外花键和外螺纹等组成。由于钟形壳工作承受极其复杂的交变载荷，为确保其具有足够可靠性、使用寿命和良好的韧性，必须采用特殊的热处理工艺。申请号为CN 201410835804.3公开了一种球笼钟形壳的加工工艺，属于机械加工技术领域。它解决了现有的球笼钟形壳的加工生产效率低、性能差、加工成高的问题。本球笼钟形壳的加工工艺，包括以下步骤：a、选料；b、预处理；c、退火处理；d、正挤压成型；e、钻孔；f、反挤压成型；g、热处理；h、后处理，本球笼钟形壳的加工工艺制得的钟形壳产品质量稳定、生产效率提高、生产周期较短，生产成本低，经济性好。但是该种工艺生产出的钟形壳上的花键柄部强度、耐冲击韧性和抗疲劳性能以及内腔表面的硬度、耐磨性和接触疲劳极限仍存在不足，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种力学性能优异、使用寿命长的汽车外球笼钟形壳的热处理工艺。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所提供的一种汽车外球笼钟形壳的热处理工艺，包括下述工艺步骤：

(1)正火:将锻造后的钟形壳送入温度为840-860℃的加热炉中加热60-70min，保温结束后油冷至25-35℃；

(2)淬火：将冷却后的钟形壳安装在淬火机床中进行中频感应加热5-8s，控制淬火机床的感应加热电源的额定功率为100-320kW，电流频率为8-10kHz，感应加热结束后用淬火液冷却淬火5-8s；

(3)回火：淬火结束后将钟形壳放入160-180℃的热处理炉中回火处理60-80min。

优选的，所述步骤(2)淬火处理时钟形壳上的花键柄部和内腔的淬火工艺分别为：

a、花键柄部：淬火功率100-120kW，感应频率9-10kHz，加热时间6-7s，冷却时间6-7s，淬火液温度20-35℃，淬火液喷射压力0.25-0.35MPa；

b、内腔：淬火功率195-210kW，感应频率9-10kHz，加热时间6-7s，冷却时间6-7s，淬火液温度20-35℃，淬火液喷射压力0.25-0.35MPa。

优选的，所述步骤(2)中所用的淬火液为浓度为5％-10％的PAG淬火剂。

优选的，所述步骤(2)淬火处理中感应器与钟形壳间的间隙为2-3mm。

优选的，所述步骤(2)所用的淬火机床具体为GCK1030-10150全封闭淬火加工中心。

优选的，所述步骤(3)的回火温度为172-178℃。

本发明的有益效果：本发明通过优化正火工艺，冷却后获得金相组织为珠光体+铁素体的钟形壳，组织良好，淬火过程中，通过对钟形壳上花键柄部和内腔采用不同的淬火工艺，经回火后获得的钟形壳花键柄部强度高，耐冲击韧性良好，抗疲劳性能优异，内腔表面的硬度高，耐磨性好，接触疲劳极限高，淬硬层深度合理，淬火过程采用数字化控制，操作便捷，效率高。

附图说明

图1为本发明所述的一种汽车外球笼钟形壳的结构示意图。

其中：1—花键柄部，2—内腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1：

(1)正火:将锻造后的钟形壳送入温度为845℃的加热炉中加热62min，保温结束后油冷至25℃；

(2)淬火：将冷却后的钟形壳安装在GCK1030-10150全封闭淬火加工中心中进行中频感应加热，淬火机床的感应器与钟形壳间的间隙为2mm，所述钟形壳上的花键柄部和内腔的淬火工艺分别为：a、花键柄部：淬火功率110kW，感应频率9kHz，加热时间7s，冷却时间6s，淬火液温度22℃，淬火液喷射压力0.27MPa；b、内腔：淬火功率198kW，感应频率9kHz，加热时间6s，冷却时间6s，淬火液温度20℃，淬火液喷射压力0.27MPa；

(3)回火：淬火结束后将钟形壳放入172℃的热处理炉中回火处理60min。

实施例2：

(1)正火:将锻造后的钟形壳送入温度为850℃的加热炉中加热65min，保温结束后油冷至30℃；

(2)淬火：将冷却后的钟形壳安装在GCK1030-10150全封闭淬火加工中心中进行中频感应加热，淬火机床的感应器与钟形壳间的间隙为2mm，所述钟形壳上的花键柄部和内腔的淬火工艺分别为：a、花键柄部：淬火功率112kW，感应频率9kHz，加热时间7s，冷却时间7s，淬火液温度25℃，淬火液喷射压力0.28MPa；b、内腔：淬火功率200kW，感应频率9kHz，加热时间7s，冷却时间6s，淬火液温度25℃，淬火液喷射压力0.29MPa；

(3)回火：淬火结束后将钟形壳放入175℃的热处理炉中回火处理65min。

实施例3：

(1)正火:将锻造后的钟形壳送入温度为860℃的加热炉中加热68min，保温结束后油冷至35℃；

(2)淬火：将冷却后的钟形壳安装在GCK1030-10150全封闭淬火加工中心中进行中频感应加热，淬火机床的感应器与钟形壳间的间隙为3mm，所述钟形壳上的花键柄部和内腔的淬火工艺分别为：a、花键柄部：淬火功率120kW，感应频率10kHz，加热时间6s，冷却时间7s，淬火液温度35℃，淬火液喷射压力0.35MPa；b、内腔：淬火功率205kW，感应频率10kHz，加热时间7s，冷却时间7s，淬火液温度35℃，淬火液喷射压力0.35MPa；

(3)回火：淬火结束后将钟形壳放入178℃的热处理炉中回火处理65min。

经过以上工艺步骤后，取出钟形壳样品，待测：

由以上数据可知，热处理后的钟形壳硬度，有效硬化层深度都打到了较高的水平，且显微组织为回火马氏体6级，组织良好，为获得优异的力学性能和耐磨性能打下了基础，且表面质量良好，符合使用要求。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种汽车外球笼钟形壳的热处理工艺，包括下述工艺步骤：

(1)正火:将锻造后的钟形壳送入温度为840-860℃的加热炉中加热60-70min，保温结束后油冷至25-35℃；

(2)淬火：将冷却后的钟形壳安装在淬火机床中进行中频感应加热5-8s，控制淬火机床的感应加热电源的额定功率为100-320kW，电流频率为8-10kHz，感应加热结束后用淬火液冷却淬火5-8s；

(3)回火：淬火结束后将钟形壳放入160-180℃的热处理炉中回火处理60-80min。

2.根据权利要求1所述的一种汽车外球笼钟形壳的热处理工艺，其特征在于：所述步骤(2)淬火处理时钟形壳上的花键柄部和内腔的淬火工艺分别为：

a、花键柄部：淬火功率100-120kW，感应频率9-10kHz，加热时间6-7s，冷却时间6-7s，淬火液温度20-35℃，淬火液喷射压力0.25-0.35MPa；

b、内腔：淬火功率195-210kW，感应频率9-10kHz，加热时间6-7s，冷却时间6-7s，淬火液温度20-35℃，淬火液喷射压力0.25-0.35MPa。

3.根据权利要求1所述的一种汽车外球笼钟形壳的热处理工艺，其特征在于：所述步骤(2)中所用的淬火液为浓度为5％-10％的PAG淬火剂。

4.根据权利要求1所述的一种汽车外球笼钟形壳的热处理工艺，其特征在于：所述步骤(2)淬火处理中感应器与钟形壳间的间隙为2-3mm。

5.根据权利要求1所述的一种汽车外球笼钟形壳的热处理工艺，其特征在于：所述步骤(2)所用的淬火机床具体为GCK1030-10150全封闭淬火加工中心。

6.根据权利要求1所述的一种汽车外球笼钟形壳的热处理工艺，其特征在于：所述步骤(3)的回火温度为172-178℃。