1. <tr id="rjfzh"><label id="rjfzh"></label></tr>
  2. <pre id="rjfzh"></pre>
    <pre id="rjfzh"><label id="rjfzh"></label></pre>
    <td id="rjfzh"></td>
    <pre id="rjfzh"><ruby id="rjfzh"><mark id="rjfzh"></mark></ruby></pre>

    汽車高強緊固件熱處理工藝

    發布者: 發布時間:2017/5/10 10:47:40 閱讀:次 【字體:

      隨著汽車產品向節能、環保、輕量化、小型化發展,汽車用高強度緊固件越來越受到重視。汽車緊固件是汽車的主要連接件、功能件,占汽車零件總數量的50%左右。生產汽車高強度緊固件的關鍵點一是材料,二是熱處理,無論哪一點有問題,都將導致高強度緊固件的性能失效。我國汽車緊固件的開發研究,還處于相對落后的狀態。

      汽車緊固件品種

      汽車分商用車和乘用車兩大類。據統計,一輛輕型車或乘用車緊固件約500種規格,50kg,4000件左右;而一輛中型或重卡商用車約需緊固件7500件,質量80kg。商用車除了汽車發動機等關鍵部位使用10.9級及以上緊固件外,其余部位主要采用8.8級緊固件;加上其他的桿件、連接件、彈簧制品,總消耗線材100~120kg。

      乘用車上使用的緊固件,包括低碳、不銹鋼,大部分應用在焊接件和裝飾件的部位上,其中保證動力傳遞安全的發動機連桿、缸蓋飛輪、變速器螺栓,制動器、主傳動轉向機構、輪箍螺栓,門絞鏈固定用螺栓等,基本上都是高強度緊固件,占全車使用緊固件數量的80%,且其中的50%采用10.9級及以上的高強度緊固件。

      汽車用高強度緊固件的主要品種是,8.8、9.8、10.9和12.9、12.9級螺栓五個強度等級,這些強度級別的緊固件都要進行熱處理,才能提高產品的綜合力學性能,達到規定的抗拉強度和屈強比。

      熱處理工藝的控制

      1.熱處理工藝制定原則

      汽車高強度緊固件要獲得具有良好綜合力學性能的回火索氏體、回火托氏體組織,其前提是淬火時要保證心部得到馬氏體組織,這與鋼的淬透性有密切關系。不論是碳素鋼還是合金鋼,在完全淬透的情況下,緊固件經高溫回火得到相同硬度的成品時,它們的力學性能如強度、塑性和韌性等都差不多。如果45和40Cr鋼都完全淬透并回火至同一硬度的話,那么它們的強度、塑性和韌性等都大致相同,但是如果不完全淬透的話,即使回火后的硬度與淬透后回火的相同,其屈服強度、斷后伸長率、斷面收縮率和沖擊韌度等都要低些,其降低程度隨淬透程度的減少而增大。

      同一材質的產成品,當截面大小不同時,淬透程度也不同,尤其是碳素鋼會因為各鋼廠在冶煉技術、標準上有所區別而不同,采用相同工藝生產的成品性能必然存在差異。

      淬火加熱溫度主要根據鋼的化學成分,結合具體工藝確定。鋼的化學成分是確定淬火溫度的主要因素,根據淬火介質的不同,采用的淬火加熱溫度也不同。亞共析鋼淬火溫度選擇在Ac3以上,碳素鋼在Ac3以上(30~50)℃;合金鋼在Ac3以上(50~80)℃。對心部淬硬的緊固件來說,由于組織應力和熱應力的綜合作用,產生的最大拉應力將處于零件表面附近,從而引起淬裂,這個淬裂危險尺寸與所用淬火介質有關,對于螺栓,水淬時的直徑為8~10mm,油淬時的直徑為20~39mm。處于危險尺寸的螺栓淬火時,必須采取適當的措施以防止淬裂。

      有些合金鋼含第2類回火脆性敏感的元素較多,回火后必須采取適當的冷卻方法,避免在高溫區域停留較長時間,產生第2類回火脆性。

      2.增加驅氫處理

      汽車的節能化、輕量化發展,對發動機和動力系統的設計提出了更高的要求,隨著強度的提高,由氫脆引發的斷裂就成為一個十分突出的問題。

      研究表明,實際使用的緊固件在自然環境下發生氫脆斷裂主要是淬火回火的馬氏體鋼,發生在屈服強度>620MPa ,硬度值>31HRC的高強度材料?估瓘姸仍礁,對氫脆越敏感,材料越容易吸氫,而驅氫越不容易。一般認為,當強度達到1050MPa以上才會發生氫脆斷裂。GB/T5267.1《緊固件電鍍層》規定,當心部或表面硬度值>320HV時,應通過實驗對氫脆進行檢驗,并進行驅氫處理。就是說,性能等級10.9級及以上的電鍍螺栓,都應該采用低氫工藝并進行驅氫。從國外資料看,汽車緊固件發生氫脆斷裂的強度閾值可能會下降到1000 MPa。

      金相組織對鋼的氫敏感性影響很明顯;鼗瘃R氏體、上貝氏體(粗),下貝氏體(細)、索氏體、珠光體、奧氏體對氫的敏感性依次降低;鼗瘃R氏體對氫脆的敏感性最強,因此在熱處理時可通過調整熱處理工藝,減少回火馬氏體組織的生成。

      汽車緊固件調質熱處理是在高溫下進行的。為了減少熱處理過程中表面氧化的生成,常常在加熱爐中加入保護氣氛。如果保護氣氛中含有氫化合物,就有可能在熱處理過程中吸氫,增加緊固件氫脆風險。另外,熱處理對電鍍后的驅氫效果密切相關,淬火形成的殘余應力對氫脆影響明顯。殘余(拉)應力消除得越充分,電鍍后驅氫的效果就越好,氫脆斷裂的閾值也就越高,這種情況在高強度螺栓的生產中表現的最明顯。

      為防止產生氫脆,1000~1300MPa高強度緊固件必須在電鍍后驅氫。驅氫時將電鍍后的緊固件加熱到一定溫度并保持一段時間,使材料中的氫聚集形成氫分子而逸出。驅氫不徹底主要有兩個的原因,一是沒有及時驅氫,二是驅氫時間過短。

      3.加強緊固件心部組織的測定

      汽車緊固件在進行調質過程中,淬火加熱溫度、材料淬透性、淬火冷卻速度等因素的影響,會在緊固件心部位產生鐵素體組織。過多的鐵素體組織會降低螺栓的硬度和強度,影響緊固件的使用。

      為了控制汽車螺栓的熱處理質量,對螺栓的心部鐵素體含量進行測定是十分必要的。某發動機漲緊輪的緊固螺栓,材料為ML35,強度等級8.8,在裝配時常常被拉長,對失效的螺栓分析發現,螺栓心部含有大量的鐵素體。對此類有較高裝配扭矩要求的螺栓,在熱處理過程中,不僅控制淬火和回火的硬度,同時將其心部鐵素體控制在3級以內,才能杜絕在裝配時被拉長或拉斷。

      調質緊固件心部組織的測定,可參考GB/T13320-2007《鋼質模鍛件金相組織評級圖及評定方法》國家標準。檢驗結果表明,對于SWRCH35K鋼制造的8.8級螺栓,心部鐵素體組織的體積分數應在12% 左右、控制在3級以內,硬度值最低為27HRC;對于SCM435鋼制造的10.9級螺栓,心部鐵素體組織的體積分數應控制在5% 以內,硬度值最低為34.5HRC。中碳合金鋼主要用來制造9.8、10.9、12.9級高強度螺栓,對于螺栓淬火后心部鐵素體的測定:對無疲勞壽命要求的9.8、10.9級的發動機支架緊固螺栓,心部鐵素體1~3級合格;對有摩擦因數要求的9.8、10.9級發動機連桿螺栓,心部鐵素體1~2級合格,對于35CrMoV、 ML42CrMo鋼制造的12.9級螺栓,心部鐵素體1級合格。

      輪轂車輪高強度螺栓

      輪轂車輪螺栓是汽車中一個關鍵保安件,在汽車中要求具有載荷承受較大,尺寸精度較高,外觀質量較好等特點。目前,產品市場需求量較大,為了提高產品的生產效率,采用在高效的多功位自動冷鐓機上一次冷鐓成形,或部分后序車削、磨削加工成形。

      輪轂車輪螺栓的選材,它是獲得良好產品的可靠保證,合理地選用材料可使產品成本具有市場核心競爭力。輪轂車輪螺栓的結構和技術要求取決于汽車的外形、型號以及機械性能和使用性能,最常用的輪轂車輪螺栓有以下三種:車輪雙頭螺柱+內外螺母;輪轂螺栓+環形螺母;輪轂車輪緊固螺栓。采用的螺紋主要有:M12×1.25 、M14×1.5、 M16×1.5、 M18×1.5、 M22×1.5規格。

      輪轂車輪螺栓技術要求見附表。

      輪轂車輪螺栓技術要求

      零件號名稱鋼材牌號機械性能硬度/HRC表面處理

      104051后輪轂螺栓10B2810.9級33~38鍍鋅

      440106固定螺栓10B2810.9級32~39磷化

      030510車輪螺栓ML20MnTiB10.9級33~39達克羅

      440104輪胎螺栓10B2810.9級32~39磷化

      104052車輪螺栓ML20MnTiB9.8級28~35鍍鋅

      311052輪轂螺栓ML20MnTiB9.8級28~32鍍鋅

      031051車輪螺栓ML15MnVB9.8級28~34磷化

      1.輪轂車輪螺栓使用概述

      輪轂車輪螺栓為克服輪胎與輪轂車輪之間的相對位移,避免螺栓承受彎曲、剪切載荷,必須設計足夠高的預緊力,同時還要受到脈動載荷的作用,有時還會出現沖擊載荷。因此,螺栓的失效往往是過載拉伸或疲勞斷裂。所以輪轂車輪螺栓用鋼必須有足夠高的抗拉強度,以抵抗拉長、拉斷、滑扣和磨損;以及較高的疲勞抗力和沖擊韌度,以抵抗疲勞破壞、沖擊斷裂。同時,輪轂車輪螺栓系多缺口結構特征,決定了它在高應力集中狀態下服役。又由于制造精度、安裝不當等因素,會產生偏斜拉伸的附加載荷。為此,輪轂車輪螺栓用鋼也必須有足夠的塑性、韌性,以減弱對偏斜、缺口應力集中和表面質量的敏感性。

      在實際生產中,由于中小直徑的螺栓往往采用冷鐓成形六角螺栓頭,采用搓絲和滾絲生產螺紋,這就要求螺栓用鋼具有良好的工藝性能。

      2.輪轂車輪螺栓用鋼的依據

      輪轂車輪螺栓用鋼的主要目的不外乎以下兩點:一是保證鋼材具有必要的淬透性,使零件在淬火后具有足夠深度的馬氏體層,并使馬氏體保持細致的隱晶組織;二是在高溫回火后零件獲得所預期的綜合力學性能,即具有一定強度、良好的塑性、韌性和低的缺口敏感性以及較高的抗彎強度,以免產生松弛現象。

      低、中碳合金鋼所使用的合金元素中,Cr、Mn、Si、B能有效提高鋼的淬透性,故一般使用其中的一種或幾種來提高鋼的淬透性。Cr、Mo、Ti、V等元素不僅有利于形成彌散碳化物,增加彌散強化的效果;而且這些合金元素有利于提高鋼的強度、提高鋼的塑性和韌性。Mo元素還有一個特殊的作用,就是防止鋼在調質高溫回火后出現回火脆性。

      3.輪轂車輪螺栓用鋼

      輪轂車輪螺栓材料的性能與熱處理有著相互依存的關系,材料的性能取決于材料的內部顯微組織結構,而內部顯微組織又與鋼材牌號有關。長期以來,絕大多數汽車緊固件企業都采用SCM435、ML40Cr、ML35CrMo和ML42CrMo鋼制造輪轂車輪螺栓,由于其冷鐓性能差,常常因冷鐓開裂、掉頭而產生大量廢品。

      (1)鋼材的冷鐓性能

      SCM435、ML40Cr、35CrMoV和ML42CrMo鋼成品線材在實際生產螺栓時,往往由于其冶金水平等因素,有1%~5%在冷鐓時開裂或掉頭。低碳ML15MnVB、ML20MnTiB、10B28合金鋼在冶煉過程中采用了大量的先進技術,有效地保證了冷鐓鋼的質量。在生產實踐中幾乎無開裂現象。

      以10B28鋼為例,冷鐓鋼熱軋狀態為鐵素體+珠光體組織,表面硬度為78~95HRB,塑性較好。經740~760℃軟化退火后,珠光體轉變為典型的球化體組織,塑性進一步提高,極易拉拔加工和冷鐓成型制作螺栓(變形率80%~85%)不開裂。

      輪轂車輪螺栓產品工藝路線:冷拔坯料→冷鐓成形→滾花→滾螺紋→熱處理→表面處理→驅氫→成品包裝。冷鐓坯料尺寸的選擇是否合理,直接關系到輪轂車輪螺栓能否成形,以及冷鐓成形后的冷鐓毛坯能否直接同時滿足滾花和螺紋坯徑的尺寸要求。

      (2)熱處理工藝優化

      不論中碳鋼,還是低、中碳合金鋼,增加硬度只能顯著提高螺栓的抗拉強度,對于輪轂車輪螺栓這樣應力集中較高的零件,其應力集中的不利影響大于增加硬度而提高螺栓強度的有利效果,因此改變硬度不能起到改善螺栓強度的作用。

      輪轂車輪螺栓的機械性能不僅取決于熱處理工藝和金相組織,更重要的是應具有良好的化學成分配合,而化學成分中首先應保證鋼中的碳含量,碳含量在0.22%~0.24%以上,才能最大限度地提高淬硬性,以增加有效的淬透性,在這種條件下,才能獲得滿意的顯微組織和性能。

      汽車緊固件技術期待

      在一定條件下,原材料質量的優劣將影響緊固件生產工藝參數的選擇,并直接影響汽車用高強度緊固件綜合力學性能和使用安全。在汽車安裝過程中,汽車高強度緊固件的開發和應用上,還存在著來自原材料供用商和加工制造方面的挑戰。

      選擇正確的材料用在正確的位置是滿足汽車連接制造要求的最佳辦法。由于對高精度、高強度緊固件的需求日益高漲,因此,對高純凈度、高性能、高質量的冷鐓鋼需求也更為迫切。

      根據汽車高強度螺栓的生產實踐,鋼的奧氏體的實際晶粒度粗于1~4級,對工件沖擊吸收能量值呈逐漸下降趨勢,嚴重影響力學性能指標。隨著晶粒度級別的提高(晶粒度越細小),低溫沖擊吸收能量越高。這是由于晶粒越細,晶粒越多,晶界就越多,裂紋擴展的阻力就越大,沖擊吸收能量值就越高,汽車在實際運行過程中事故發生率就低。因此,對汽車高強度螺栓原材料的實際晶粒度應控制在6~8級。

      當粗大的奧氏體晶粒和嚴重的魏氏體組織存在或者未得到消除,重新淬火時,這些粗大組織將被“遺傳”,使得淬火馬氏體組織粗大,脆性增大,同時,粗大的原始組織引發組織不均勻性增大,內應力增大都將導致淬火開裂。奧氏體晶粒粗大,淬火時易于變形和開裂,因此奧氏體化時,必須嚴格控制晶粒度。

      以前的汽車高強度緊固件制造商來說,只要達到圖樣要求的材料或能替代的材料把產品生產出來,達到性能及硬度等要求就夠了。對當今的汽車高強度緊固件產品來說,這是遠遠不夠的,除了抗拉強度、屈服強度、幾何精度之外,還有摩擦因數、保證載荷、性能的一致性、疲勞強度、環保性、無六價鉻有害物質和高耐鹽霧試驗能力等等。

      過去的發動機裝配方法是扭矩法,后來發展到扭矩轉角法,而現在扭矩轉角法也只是一般的要求,許多塑性區域擰緊法在越來越多地被采用。熱處理調質所造成的金相組織差異、金屬晶格變形等離散度大的緊固件,使裝配更是很難控制的。

      筆者曾解剖日本10.9級汽車螺栓,產品硬度離散度很小,只有1~2 HRC,而且抗拉強度值波動更小。當硬度在±1HRC和±2HRC的高強度螺栓在裝配線上摩擦因數的數據就會波動相差很大。如果這些產品所用材料的批次或爐號相混,其結果就更難預料。單純采取跟蹤爐批號,及時調整淬火溫度,最終也難以滿足產品性能,關鍵還是要求材料成分匹配加上淬透性能穩定,國產合金鋼雖然能滿足生產高強度螺栓的要求,只能說解決了溫飽,但與世界先進發達國家的高強度螺栓用料比還有不小的差距。

      高強度螺栓在應用中遇到的早期失效,大規格螺栓頭部與桿部處斷裂,連接處R倒角公差精度是制造時的一個焦點。螺紋處拉長或斷裂,不僅有原材料非金屬夾雜物的原因,還有在調質中加熱保溫不足,顯微組織中存在未溶鐵素體現象,芯部與表面組織、硬度差別或使用中超擰的影響。這將是今后需要重點研究的工藝課題。

    Q Q:920433783
    重慶市巴南區花溪工業園華陶收費站
    Copyright © 2013-2021 重慶鼎亞科技有限公司 Inc. All rights reserved. 備案號:渝ICP備17007042號-2
    友情鏈接:
    国产未成满18禁止|99久久无色码中文字幕|欧美成 人影片 aⅴ免费观看|国产又黄又粗又爽又色的视频