淺談汽車穩(wěn)定桿零件熱處理工藝范文
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【摘要】通過一系列試驗(yàn)研究了汽車穩(wěn)定桿水基溶液淬火后的性能。各實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，穩(wěn)定桿以水基淬火液為介質(zhì)，溫度控制在10~30℃進(jìn)行循環(huán)冷卻，冷卻時(shí)間為3~5min，再加熱至450~480℃回火，保溫1.5h后其力學(xué)性能很好，熱處理組織為回火托氏體，硬度值為43～45HRC，疲勞壽命不低于100萬次，平行度誤差控制在平行度誤差在0.70mm～1.10mm，試樣加載產(chǎn)生一定位移后未發(fā)生屈服現(xiàn)象。實(shí)踐證明，水基溶液淬火后的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足穩(wěn)定桿的使用要求。
【關(guān)鍵詞】穩(wěn)定桿；水基溶液；金相試驗(yàn)；疲勞試驗(yàn)；剛度試驗(yàn)
橫向穩(wěn)定桿是汽車懸架中的一種輔助彈性元件。它的目的是提高側(cè)傾剛度，改善汽車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性1-2。橫向穩(wěn)定桿是用彈簧鋼制成的扭桿彈簧，形狀呈“U”形，橫置在汽車的前后兩端，當(dāng)車身傾側(cè)時(shí)，橫向穩(wěn)定桿發(fā)生扭轉(zhuǎn)，桿身的彈力轉(zhuǎn)化為繼續(xù)傾側(cè)的阻力，起到橫向穩(wěn)定的作用，這就要求橫向穩(wěn)定桿有較高的彈性極限和疲勞強(qiáng)度。本文中穩(wěn)定桿使用50CrV材料進(jìn)行水基溶液淬火，并回火，通過相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證熱處理后穩(wěn)定桿的性能，穩(wěn)定桿形狀如圖1所示。
1試驗(yàn)材料及方法
1.1熱處理工藝
本試驗(yàn)所用材料為50CrV熱軋圓鋼，在專用切斷模具上截取Φ40mmx896mm毛坯。50CrV是一種合金彈簧鋼，具有良好的綜合力學(xué)性能和工藝性，淬透性好，回火穩(wěn)定性良好，疲勞強(qiáng)度高，工作溫度可高達(dá)500℃，低溫沖擊韌度良好，焊接性差，通常在淬火并中溫回火后使用。將折彎后的穩(wěn)定桿放入加熱爐內(nèi)加熱，溫度控制在840～860℃，然后將穩(wěn)定桿放入水基淬火液中冷卻，淬火液溫度控制在10～30℃，冷卻時(shí)間為3～5min,冷卻后將毛坯放入到井式爐內(nèi)進(jìn)行460～480℃回火，并保溫1.5h，出爐后將穩(wěn)定桿放入水中快冷120s消除回火脆性。熱處理時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：（1）淬火系統(tǒng)穩(wěn)定。為防止穩(wěn)定桿淬火變形和開裂，淬火劑的冷卻能力應(yīng)較緩。本文中淬火工藝都是一次一件，需要設(shè)計(jì)循環(huán)系統(tǒng)，因?yàn)槔鋮s時(shí)隨著穩(wěn)定桿件數(shù)的增加，淬火液如果不流動(dòng)溫度會(huì)升高，冷卻能力下降，另使用水基淬火液冷卻時(shí)需用折光儀定期檢查淬火介質(zhì)濃度，檢測(cè)其冷卻性能并清理液槽中雜質(zhì)。（2）回火。穩(wěn)定桿淬火后內(nèi)部存在較大應(yīng)力，放置過程中易產(chǎn)生較大變形甚至開裂，所以淬火后穩(wěn)定桿停留時(shí)間一般不超過3h，然后進(jìn)行集中回火以達(dá)到節(jié)約能源和提高回火爐的利用率，降低保溫消耗的目的，在文獻(xiàn)3～4中回火都是高溫回火，本文所述工藝采用的是中溫回火，穩(wěn)定桿重要性能之一是其彈性性能，中溫回火可獲得回火托氏體，具有較高的彈性極限和疲勞強(qiáng)度。
1.2試驗(yàn)方法
金相試驗(yàn)及硬度測(cè)試：在熱處理后的穩(wěn)定桿上截取長(zhǎng)度為15mm的試樣進(jìn)行進(jìn)行研磨拋光，然后用3%硝酸酒精溶液進(jìn)行腐蝕，用光學(xué)顯微鏡觀察試樣組織結(jié)構(gòu)并測(cè)定其硬度。疲勞試驗(yàn)：穩(wěn)定桿的主要失效形式是疲勞，要求其具有良好的疲勞性能，現(xiàn)分別隨機(jī)抽取3根熱處理后的穩(wěn)定桿進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。，試驗(yàn)100萬次后測(cè)穩(wěn)定桿的平行度。鹽霧試驗(yàn)：將穩(wěn)定桿放入鹽霧機(jī)中進(jìn)行耐腐蝕性測(cè)試，過120小時(shí)后觀察穩(wěn)定桿表面情況。
2試驗(yàn)結(jié)果與分析
2.1顯微組織及硬度分析
對(duì)試樣研磨拋光，采用4%硝酸酒精溶液進(jìn)行腐蝕。用光學(xué)顯微鏡觀察穩(wěn)定桿的顯微組織,如圖2所示。圖中的顯微組織為回火托氏體，組織細(xì)小均勻，碳化物顆粒彌散分布，穩(wěn)定桿具有較高的強(qiáng)韌性。熱處理工藝后進(jìn)行硬度檢測(cè)，試樣硬度值從中心至表面硬度在43~45HRC，從中心到表面具有一定的梯度。
2.2疲勞壽命分析
穩(wěn)定桿長(zhǎng)期受交變載荷作用，其主要失效形式為疲勞，因此要求其具有較高的疲勞性能，現(xiàn)隨機(jī)抽取3件熱處理后的穩(wěn)定桿進(jìn)行疲勞實(shí)驗(yàn)。一般汽車按10年報(bào)廢計(jì)算，試驗(yàn)要求穩(wěn)定桿平均疲勞壽命不低于100萬次，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后兩端平行度誤差不大于3.0mm且表面無裂紋等缺陷。試驗(yàn)時(shí)震動(dòng)幅度為10mm，疲勞機(jī)所提供最大壓力為100KN，試驗(yàn)震動(dòng)頻率為150n/min，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。試驗(yàn)后檢測(cè)發(fā)現(xiàn)所測(cè)3件試樣表面都沒有裂紋和其他現(xiàn)象。從表1中還可知，隨著加載次數(shù)的增加誤差逐漸增大，所測(cè)誤差值在0.95mm～1.66mm之間，穩(wěn)定桿疲勞壽命符合要求。
2.3抗腐蝕分析
將穩(wěn)定桿放入鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱，箱內(nèi)溫度35℃，采用鹽水濃度5%，鹽霧沉降量為1.5ml/h,經(jīng)過150h，穩(wěn)定桿漆膜無起泡自然脫落現(xiàn)象，用膠帶粘貼，亦無脫落現(xiàn)象。
3結(jié)論
50CrV穩(wěn)定桿經(jīng)840~860℃加熱，經(jīng)10~30℃水基溶液淬火，460～480℃中溫回火并快速水冷的熱處理工藝是合理的。通過試驗(yàn)檢測(cè)性能符合穩(wěn)定桿的使用要求，消除了油淬火時(shí)的缺陷，降低了生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著，應(yīng)用前景廣泛，可以為同類材料或產(chǎn)品的熱處理工藝提供參考。
【參考文獻(xiàn)】
［1］翟崇琳,苗進(jìn).60Si2Mn汽車扭桿彈簧熱處理工藝研究[J].金屬熱處理，2015.10:211-214.
［2］劉一夫,朱茂桃,陳陽,等.橫向穩(wěn)定桿對(duì)整車側(cè)傾及縱傾特性的影響[J].機(jī)械設(shè)計(jì),2013,30(2):92-96.
［3］翟崇琳等.50CrV鋼汽車穩(wěn)定桿余熱淬火工藝[J].金屬熱處理，2018.12.25.
［4］廖芳,王承.橫向穩(wěn)定桿建模方法研究[J].汽車技術(shù),2006,7:5-8.
［5］崔忠圻，覃耀春.金屬學(xué)與熱處理第2版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010：331.
［6］翟崇琳,劉麗琴，苗進(jìn).汽車穩(wěn)定桿熱鍛工藝研究及熱彎模具設(shè)計(jì)[J].模具工業(yè)，2016.01:51-53.
［7］李炯輝，金屬材料金相圖譜上冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.07:300,593.
［8］任頌贊，張靜江，陳紙如等.鋼鐵金相圖譜[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,2003.06:179.
作者：楊逸 魏玥 陳玉月 徐佳來 宋立夫 單位：宿遷學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院