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 技術部，吉林 大安 131300)

減震器是汽車懸架系統的阻尼元件，用于緩解不平路面對車體的沖擊。減震器軸承主要應用于汽車前減震器上，是車身與減震器之間的一個連接部件。目前國內生產減震器軸承的公司很少，產品質量與國外同類相比還存在著很大的差距，大多數客戶使用INA和SKF等進口軸承。下文通過對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量，降低生產成本。

1 減震器軸承結構與類型

汽車減震器軸承的種類很多，根據運轉摩擦方式不同主要分為兩大類。

1.1 滑動摩擦

滑動摩擦類軸承屬于自潤滑軸承，其結構如圖1所示，軸承材料為工程塑料(PA66或POM)。其特點為：承載力比較大，運轉平穩，摩擦力大，噪聲小，成本低，啟動力矩較大。

圖1 滑動摩擦軸承結構示意圖

1.2 滾動摩擦

滾動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，結構如圖2所示。另一種是上、下片為鋼制沖壓座圈、軸圈，中間為鋼球，結構如圖3所示。其特點是承載力一般，多數用在轎車上，摩擦力小，容易產生異響，啟動力矩小。

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 產品工藝要求

由于汽車減震器軸承結構比較復雜，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行機加工，因此，對沖壓軸圈、座圈的鋼球溝道面要求特別高，要求軸承熱處理后表面無氧化，變形小。在實際生產中，零件表面無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軸承為例進行分析，其尺寸結構如圖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0.2 mm。

圖4 BDA1029軸承尺寸結構

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0.2 mm，但65Mn屬于高碳合金結構鋼，沖壓成形時會產生很大的應力，熱處理后變形量較大，在現有生產條件下，廢品率高，合格率僅達到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。

3.1 改變熱處理控制方式

淬火所用設備為網帶連續淬火爐，原淬火方式是將工件散放在網帶上，工件在加熱過程中相互擠壓，產生變形，再經過淬火冷卻時釋放應力，變形量較大。因此，將淬火時工件的散放改為平面擺放，不產生相互擠壓，并且在淬火前增加一道去應力退火工序(退火溫度500～600 ℃，保溫3～4 h)，消除在冷擠壓成形時產生的應力。經過幾次淬火驗證，合格率達到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一步減小熱處理后產生的變形。根據產品結構特點，設計的座圈、軸圈壓模結構如圖5所示。為了提高效率，采用多個工件疊加的方式進行回火，具體方法如圖6所示。

圖5 座圈、軸圈壓模結構示意圖

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鍵，根據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，回火還需要經過DOE(試驗設計)驗證。最終確定的回火工藝為：(1)預熱階段，將工件裝好后先不夾緊，放入回火爐內升溫至180 ℃；(2)夾緊校正階段，爐內的工件升溫到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，升溫至200 ℃；(3)冷卻階段，將溫度升至200 ℃，保溫40 min后，取出空冷，徹底冷卻后松開螺帽。

4 結束語

汽車減震器軸承座圈、軸圈零件經過上述改進的熱處理工藝，變形量可控制在0.1 mm以內，大幅降低了產品的廢品率和加工制造成本。經過連續批量生產，減震器軸承零件熱處理后檢測合格率達到了100%。