汽車轉向球頭銷感應熱處理的改進

作者：楊清泉
單位：新大洲本田摩托有限公司
來源：《金屬加工（熱加工）》雜志

汽車的轉向是由轉向器和轉向傳動機構來完成的，轉向器是轉向系中的減速增力傳動裝置，其功用是增大由轉向盤傳到轉向節(jié)的力矩，并改變力的傳遞方向。

轉向傳動機構的功用是：將轉向器輸出的運動和動力傳給轉向橋兩側的轉向節(jié)，使兩側轉向輪偏轉，并使兩轉向輪偏轉按一定的關系變化，以保證汽車轉向時車輪與地面的相對滑動盡可能??；吸收車輪傳到轉向盤的反沖力。轉向傳動機構主要由轉向搖臂、轉向直拉桿、轉向節(jié)（包括轉向節(jié)臂和梯形臂）、轉向橫拉桿等組成。轉向搖臂（也稱轉向垂臂）連著轉向器和轉向直拉桿，轉向盤和轉向器的運動傳給轉向搖臂，再由轉向搖臂傳給轉向機構，使前輪轉向，在完成這個轉向過程中，在轉向搖臂、轉向直拉桿、轉向橫拉桿中使用球頭銷完成轉向的功能。

球頭銷在獨立懸架系統(tǒng)中被廣泛采用，控制臂或推力桿常通過位于端部的球頭銷與其他部件相連。球頭銷的主要功能是實現(xiàn)車輪上下跳動和轉向運動，球頭銷是完成汽車行駛和轉向功能的重要的安保部品。常見的球頭銷形狀如圖1所示。


球頭銷部品的使用條件決定了球頭銷必須具有足夠的強度及耐久性，以承受車輪傳來的力和振動，這也就意味著該部品的熱處理控制是保證強度和耐久性的關鍵因素，在這里針對球頭銷的感應熱處理長期摸索的改進經驗介紹給各位同行參考。

1.球頭銷的主要制造工藝流程
某型載重卡車使用的球頭銷，材料采用國標的45鋼，根據(jù)球頭銷的使用及技術要求，即要求球頭銷的表面具有高的耐磨性和耐久性，主要工藝流程：下料→皂化→冷鐓成形→調質→鉆孔→粗車→粗磨→精車→精磨→滾絲→感應加熱及淬火、回火→無損檢測→包裝→入庫。

2.球頭銷的技術要求及感應熱處理主要工藝
根據(jù)該球頭銷的技術要求（見圖2），采用中頻感應加熱進行淬火、回火。使用型號為DGF-T-648B的中頻加熱機組，功率200kW、頻率8000Hz；淬火冷卻介質為清水，水溫20~40℃、淬火水壓0.2~0.8MPa；回火采用井式回火爐，回火溫度180℃。使用的加熱感應器的結構見圖3。

3.存在的問題
使用上述中頻感應熱處理工藝加工出來的球頭銷，經檢驗確認：硬度、馬氏體組織、硬化層深度、硬化區(qū)域及形狀都合格，符合技術要求，但如圖4所示的硬化層形狀中，A、B兩處明顯比其他部分層深淺，硬化層深度非常不均勻，對熱處理的穩(wěn)定性控制帶來了很大的困難，為此我們決定改善此不良現(xiàn)象。

4.硬化層形狀不良的原因分析及改善措施
（1）硬化層形狀不良的原因分析
硬化層形狀主要取決于感應器的結構形狀，感應器與被加熱部品之間的間隙越均勻越有利于硬化層的均勻，既硬化層形狀越好，但當部品形狀復雜時，還要考慮感應加熱特有的“尖角效應”。另外，本感應器的加熱和淬火冷卻噴水圈為一體化設計，因此在對感應器有效圈的形狀設計時考慮了部品的放入和取出問題，導致該感應器的形狀設計成如圖3所示的結構，而要改善圖4所示的硬化層形狀不良，只能從根本上改變感應器的結構和淬火冷卻噴水圈的結構，為此我們需要重新設計感應器和淬火冷卻噴水裝置。