傳動軸花鍵軸頭熱處理方法技術

本發明專利技術公開了一種傳動軸花鍵軸頭熱處理方法，其特征在于依次包括正火工序和中頻感應淬火工序；正火工序依次包括兩步驟，第一是使用推盤式加熱爐加熱花鍵軸頭，加熱溫度為850℃±10℃，時間120分鐘；第二是空冷2－3小時；中頻感應淬火工序包括兩步驟，第一是淬火，花鍵軸頭表面淬火區域包括花鍵部分和全部油封臺部分，硬化層深度為4－6毫米；第二是低溫回火。本申請與同類調質+中頻感應淬火技術（需要在680℃±10℃的高溫條件下回火150分鐘）相比，在滿足花鍵軸頭靜扭強度和疲勞壽命要求的前提下節約了大量的能源，既降低了生產成本，又具有低碳環保的積極社會意義，大幅提高了產品競爭力。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及金屬加工
，尤其涉及一種。
技術介紹
花鍵軸頭是汽車傳動軸最重要的零件之一，發動機的扭矩經傳動軸到達后橋，由半軸傳給車輪，推動汽車前進。花鍵軸頭在汽車傳動軸傳遞動力中起著至關重要的作用。如圖1所示，花鍵軸頭包括油封臺1、花鍵部分2和連接螺絲頭3。現有的花鍵軸頭選用的材料為40Cr鋼，鍛造成形后其熱處理工藝過程一直沿用調質加中頻感應淬火的方法來提高花鍵軸頭所承受的彎曲和扭轉強度等綜合機械性能，從而提高其疲勞壽命。現有的花鍵軸頭熱處理方法包括調質和中頻感應淬火兩大工序。調質工序依次對花鍵軸頭進行加熱、淬火和高溫回火操作，加熱時，加熱溫度為850°C ±10°C，時間120分鐘。在淬火液中淬火時，需要消耗淬火液。高溫回火溫度為6800C ±10°C，回火時間150分鐘。中頻感應淬火工序是使用感應數控表面淬火機床進行表面感應淬火。感應數控表面淬火機床包括 加熱淬火裝置，本工序中花鍵軸頭由上至下通過加熱淬火裝置的速度為320毫米/分鐘，對花鍵軸頭的花鍵部分2 (參見圖1)進行中頻感應淬火，其淬火區域4僅為花鍵部分和一少部分油封臺部分，硬化層深度2 - 4毫米。上述淬火工序耗時不超過I分鐘。 中頻感應淬火后需要進行低溫回火，以消除淬火應力。低溫回火是利用低溫回火爐對工件(即花鍵軸頭)進行低溫回火，低溫回火溫度為190°C ±10°C，回火時間I小時±10分鐘。上述現有的熱處理工序在零件生產過程中是高能耗、高成本的，主要是調質時回火溫度較高且持續時間長(150分鐘)。另外在淬火液中淬火時也需要消耗淬火液，增加了熱處理成本。正火工藝相比調質工藝減少了高溫回火步驟，能夠節約大量能源，但正火處理后的工件硬度較調質處理后的工件硬度較低，且強度較差，工件疲勞壽命短，不能滿足汽車工業的需求。因此，正火工藝長期以來無法運用到傳動軸花鍵軸頭熱處理工藝中來。由于無法克服正火工藝帶來的上述缺點(硬度較低、強度較差、疲勞壽命短等)，目前本領域尚不能夠利用正火工藝來實現節約能源、降低生產成本的。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種低能耗低成本的。為實現上述目的，本專利技術的依次包括正火工序和中頻感應淬火工序；正火工序依次包括兩步驟，第一步驟是使用推盤式加熱爐加熱花鍵軸頭，力口熱溫度為850°c ±10°C，時間120分鐘；第二步驟是空冷2 — 3小時，空冷后花鍵軸頭的溫度降至室溫；中頻感應淬火工序包括兩步驟，第一步驟是淬火步驟，本步驟是使用感應數控表面淬火機床對花鍵軸頭進行表面感應淬火，感應數控表面淬火機床包括加熱淬火裝置，花鍵軸頭由上至下通過該加熱淬火裝置的速度為290毫米/分鐘，花鍵軸頭表面淬火區域包括花鍵部分和全部油封臺部分，硬化層深度為4 一 6毫米；第二步驟是低溫回火步驟，本步驟是利用低溫回火爐對花鍵軸頭進行低溫回火，低溫回火溫度為190°C ±10°C，回火時間為I小時±10分鐘。本專利技術具有如下的優點: 本專利技術使用正火代替調質，擴大了感應加熱淬火區域并加深了硬化層深度，因而提高工件表面硬度，使工件完全滿足零件的靜扭強度和疲勞壽命等要求，這是因為中頻感應淬火加熱速度快，能獲得細化或超細化的奧氏體晶粒，淬火后得到細致的馬氏體組織，再經低溫回火得到高度彌散的回火組織，由于晶界的強化作用，使零件的強度與韌性得到提高。由于正火工序無需進行高溫回火，因此本申請與同類調質+中頻感應淬火技術(需要在680°C ±10°C的高溫條件下回火150分鐘)相比，節約了大量的能源，既降低了生產成本，又具有低碳環保的積極社會意義，大幅提高了產品競爭力。另外感應加熱表面淬火的零件，由于淬火層中馬氏體比容增大,能在零件表面形成相當大的壓應力，淬硬層除了提高耐磨性能，更寶貴的是提高了零件抗彎曲疲勞強度，成倍地提高了零件的疲勞壽命。附圖說明圖1是現有技術中下花鍵軸頭及其表面淬火區域的結構示意 圖2是本專利技術中花 鍵軸頭及其表面淬火區域的結構示意圖。具體實施例方式如圖2和圖1所示，花鍵軸頭包括油封臺1、花鍵部分2和連接螺絲頭3。本專利技術的依次包括正火工序和中頻感應淬火工序。正火工序依次包括兩步驟，第一步驟是使用推盤式加熱爐(本領域現有常用設備)加熱花鍵軸頭，加熱溫度為850°C ±10°C，時間120分鐘；第二步驟是空冷(即空氣冷卻)2 —3小時，空冷后花鍵軸頭的溫度降至室溫。中頻感應淬火工序包括兩步驟，第一步驟是淬火步驟，本步驟是使用感應數控表面淬火機床(本領域現有常用設備)對花鍵軸頭進行表面感應淬火，感應數控表面淬火機床包括加熱淬火裝置，花鍵軸頭由上至下通過該加熱淬火裝置的速度為290毫米/分鐘，花鍵軸頭表面淬火區域4如圖2所示包括花鍵部分2和全部油封臺1，硬化層深度為4 一 6毫米。改進后本步驟時間一般在I分鐘15秒左右，本步驟通過降低花鍵軸頭通過加熱淬火裝置的速度的方法來加深花鍵軸頭表面硬化層深度。硬化層深度如果過深，則在中頻感應淬火工序需要較多的熱能，并降低花鍵軸頭通過加熱淬火裝置的速度。硬化層深度為4-6毫米，既能夠使花鍵軸頭滿足強度需求、不降低疲勞壽命，又盡可能降低中頻感應淬火工序的熱能需求、盡可能加快花鍵軸頭通過加熱淬火裝置的速度。第二步驟是低溫回火步驟，本步驟是利用低溫回火爐對花鍵軸頭進行低溫回火，低溫回火溫度為190°C ±10°C，回火時間為I小時±10分鐘。 本申請與同類調質+中頻感應淬火技術(需要在680°C ±10°C的高溫條件下回火150分鐘)相比，在滿足花鍵軸頭靜扭強度和疲勞壽命要求的前提下節約了大量的能源，既降低了生產成本，又具有低碳環保的積極社會意義。研發說明: 本申請的專利技術人創造性地提出了一個研發方向，即能否在熱處理過程中用低能耗工藝過程來替代高能耗工藝過程，同時又保證花鍵軸頭的綜合機械性能及使用疲勞壽命不受影響。這個研發方向是前所未有的，是本申請的專利技術人在試圖突破傳統熱處理工藝時所創造性提出來的。本申請的專利技術人對花鍵軸頭的受力情況作了創造性分析。花鍵軸頭的同一橫截面(指徑向截面，而非軸向截面)上距圓心不同半徑處在外力作用下旋轉同一角度所受到的切應力不同，半徑越大所受的切應力越大，因此，在傳動軸使用過程中，花鍵軸頭的表面受力最大，沿著直徑方向向花鍵軸的中心位置受力逐漸減小，因此要求花鍵軸頭外表面具有高的受力強度而靠近軸線5處的中心部位不需要有太高的強度，表現在零件的熱處理來說就是花鍵軸頭表面向里有一定深度的硬化層即可。對于金屬材料來說，金屬強度與硬度有一定的對應關系，即硬度越高強度就越高(可以從碳鋼及合金鋼的硬度及強度換算表中查得)。而花鍵軸頭原來工藝為調質處理，處理后花鍵軸頭的硬度比本申請的正火處理后的花鍵軸頭硬度要高。本申請的技術方案即是利用了上述原理，通過用正火代替調質、加深硬化層深度(由原來的2 - 4毫米提高到本申請中的4 - 6毫米)以及擴大表面淬火區域4的方法提高花鍵軸頭強度，使花鍵軸頭雖然達不到調質工藝處理后的硬度，但仍然能夠滿足強度要求，不縮短花鍵軸頭的疲勞壽命。本申請的專利技術人對改進后的熱處理方法所試驗生產出來的花鍵軸頭作了大量的力學性能試驗。以EQ140前軸頭為例進行分析，改進前熱處理工藝過程為感應淬火前進行調質處理，要求調質后硬度229-269HBW，金加工成形后進行表面感本文檔來自技高網...

【技術保護點】
傳動軸花鍵軸頭熱處理方法，其特征在于依次包括正火工序和中頻感應淬火工序；正火工序依次包括兩步驟，第一步驟是使用推盤式加熱爐加熱花鍵軸頭，加熱溫度為850℃±10℃，時間120分鐘；第二步驟是空冷2－3小時，空冷后花鍵軸頭的溫度降至室溫；中頻感應淬火工序包括兩步驟，第一步驟是淬火步驟，本步驟是使用感應數控表面淬火機床對花鍵軸頭進行表面感應淬火，感應數控表面淬火機床包括加熱淬火裝置，花鍵軸頭由上至下通過該加熱淬火裝置的速度為290毫米/分鐘，花鍵軸頭表面淬火區域包括花鍵部分和全部油封臺部分，硬化層深度為4－6毫米；第二步驟是低溫回火步驟，本步驟是利用低溫回火爐對花鍵軸頭進行低溫回火，低溫回火溫度為190℃±10℃，回火時間為1小時±10分鐘。

【技術特征摘要】
1.傳動軸花鍵軸頭熱處理方法，其特征在于依次包括正火工序和中頻感應淬火工序；正火工序依次包括兩步驟，第一步驟是使用推盤式加熱爐加熱花鍵軸頭，加熱溫度為8500C ±10°C，時間 120 分鐘； 第二步驟是空冷2 - 3小時，空冷后花鍵軸頭的溫度降至室溫； 中頻感應淬火工序包括兩步驟，第一步驟是淬火步驟，本步驟是使用感應數控表面淬火機床對...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李建勛，周建喜，馬喜嶺，陳云升，張峰，周永川，韓利，尚國生，張鵬超，王文，張俊華，張慶科，曹善江，蘇相培，孟會濤，李紅俊，劉延生，史彩霞，劉其勇，柴二帥，唐記敏，侯光輝，王建國，李磊，張志斌，顧鮮美，袁浩然，雷務然，
申請(專利權)人：許昌遠東傳動軸股份有限公司，許昌中興鍛造有限公司，
類型：發明
國別省市：