減震器軸承熱處理變形控制方法

呂成

(大安正太軸承有限公司 技術(shù)部，吉林 大安 131300)

減震器是汽車懸架系統(tǒng)的阻尼元件，用于緩解不平路面對(duì)車體的沖擊。減震器軸承主要應(yīng)用于汽車前減震器上，是車身與減震器之間的一個(gè)連接部件。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)減震器軸承的公司很少，產(chǎn)品質(zhì)量與國(guó)外同類相比還存在著很大的差距，大多數(shù)客戶使用INA和SKF等進(jìn)口軸承。下文通過(guò)對(duì)減震器軸承熱處理變形控制方法的研究，以提高減震器軸承熱處理質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。

1 減震器軸承結(jié)構(gòu)與類型

汽車減震器軸承的種類很多，根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)摩擦方式不同主要分為兩大類。

1.1 滑動(dòng)摩擦

滑動(dòng)摩擦類軸承屬于自潤(rùn)滑軸承，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，軸承材料為工程塑料(PA66或POM)。其特點(diǎn)為：承載力比較大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，摩擦力大，噪聲小，成本低，啟動(dòng)力矩較大。

圖1 滑動(dòng)摩擦軸承結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 滾動(dòng)摩擦

滾動(dòng)摩擦類軸承又分為兩種。一種是軸承上、下蓋為PA66，中間部分為鋼制溝道圈和鋼球，結(jié)構(gòu)如圖2所示。另一種是上、下片為鋼制沖壓座圈、軸圈，中間為鋼球，結(jié)構(gòu)如圖3所示。其特點(diǎn)是承載力一般，多數(shù)用在轎車上，摩擦力小，容易產(chǎn)生異響，啟動(dòng)力矩小。

1—軸承下蓋；2—保持架；3—鋼球；4—溝道圈；5—軸承上蓋

1—座圈；2—鋼球；3—保持架；4—密封圈；5—沖壓外罩；6—軸圈

2 產(chǎn)品工藝要求

由于汽車減震器軸承結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，軸承零件多為低碳鋼或高碳鋼冷沖壓成形，成形后的零件不再進(jìn)行機(jī)加工，因此，對(duì)沖壓軸圈、座圈的鋼球溝道面要求特別高，要求軸承熱處理后表面無(wú)氧化，變形小。在實(shí)際生產(chǎn)中，零件表面無(wú)氧化能夠較好地控制，但變形卻難以控制，每次淬火后的合格率都比較低。以BDA1029軸承為例進(jìn)行分析，其尺寸結(jié)構(gòu)如圖4所示。沖壓軸圈與座圈的鋼板厚度均為1.0 mm,材料為65Mn，要求溝道和鉚壓處變形量不超過(guò)0.2 mm。

圖4 BDA1029軸承尺寸結(jié)構(gòu)

3 熱處理變形控制方法

工藝要求軸圈和座圈溝道及鉚壓處平面翹曲變形量不超過(guò)0.2 mm，但65Mn屬于高碳合金結(jié)構(gòu)鋼，沖壓成形時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的應(yīng)力，熱處理后變形量較大，在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下，廢品率高，合格率僅達(dá)到50%左右，加工成本很高。為減小變形，采取了兩種措施予以改進(jìn)。

3.1 改變熱處理控制方式

淬火所用設(shè)備為網(wǎng)帶連續(xù)淬火爐，原淬火方式是將工件散放在網(wǎng)帶上，工件在加熱過(guò)程中相互擠壓，產(chǎn)生變形，再經(jīng)過(guò)淬火冷卻時(shí)釋放應(yīng)力，變形量較大。因此，將淬火時(shí)工件的散放改為平面擺放，不產(chǎn)生相互擠壓，并且在淬火前增加一道去應(yīng)力退火工序(退火溫度500～600 ℃，保溫3～4 h)，消除在冷擠壓成形時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。經(jīng)過(guò)幾次淬火驗(yàn)證，合格率達(dá)到80%左右。

3.2 采用模壓回火

軸承零件淬火后，采用模壓回火的方法進(jìn)一步減小熱處理后產(chǎn)生的變形。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)的座圈、軸圈壓模結(jié)構(gòu)如圖5所示。為了提高效率，采用多個(gè)工件疊加的方式進(jìn)行回火，具體方法如圖6所示。

圖5 座圈、軸圈壓模結(jié)構(gòu)示意圖

1—螺栓；2—左壓板；3—工件；4—中間壓板；5—右壓板

模壓回火工藝是控制工件變形的關(guān)鍵，根據(jù)工藝要求的工件硬度值與淬火后的硬度值，確定回火工藝。一般要求工件淬、回火后硬度為58～62 HRC，因此，要求淬火的硬度最好控制為60～63 HRC，以保證工件回火后的硬度，回火還需要經(jīng)過(guò)DOE(試驗(yàn)設(shè)計(jì))驗(yàn)證。最終確定的回火工藝為：(1)預(yù)熱階段，將工件裝好后先不夾緊，放入回火爐內(nèi)升溫至180 ℃；(2)夾緊校正階段，爐內(nèi)的工件升溫到180℃后，保溫30min，然后用專用工具取出，將兩端螺帽擰緊，再次放入爐內(nèi)，升溫至200 ℃；(3)冷卻階段，將溫度升至200 ℃，保溫40 min后，取出空冷，徹底冷卻后松開(kāi)螺帽。

4 結(jié)束語(yǔ)

汽車減震器軸承座圈、軸圈零件經(jīng)過(guò)上述改進(jìn)的熱處理工藝，變形量可控制在0.1 mm以內(nèi)，大幅降低了產(chǎn)品的廢品率和加工制造成本。經(jīng)過(guò)連續(xù)批量生產(chǎn)，減震器軸承零件熱處理后檢測(cè)合格率達(dá)到了100%。