球籠式保持架滲碳淬火的熱處理工藝

徐伍平， 石寶樞

（1.襄陽汽車軸承股份有限公司，湖北襄陽441022；2.浙江眾達傳動股份有限公司，浙江金華321025）

1 球籠式保持架的結構特征

球籠式保持架是汽車球籠式等速萬向節的關鍵零件之一，如圖1所示，其包括同心的內、外球面，兩平行的端面，在內、外球面有6～8個沿圓周均布的矩形窗孔，分別用于夾持鋼球，引導轉角。內、外球面的中心與寬度中心重合，若干矩形窗孔的兩側均與兩平行的端面平行。由于球籠式保持架工作承受極其復雜的交變載荷，為確保其具有足夠的可靠性、使用壽命和良好的韌性，必須采用特殊的熱處理工藝。

圖1 球籠式保持架的結構

2 球籠式保持架的性能要求

汽車用球籠式等速萬向節的球籠式保持架在工作中，6～8個窗孔兩端與鋼球配合表面要承受鋼球的擠壓、磨損和沖擊載荷，其失效形式為窗孔表面壓陷、磨損、接觸疲勞、整體的變形和碎裂等。故球籠式保持架要求窗孔表面要具有高的硬度、好的耐磨性、高的接觸疲勞極限等，總之，球籠式保持架整體應具有高強度和良好的耐沖擊韌性。

2.1 材料

球籠式保持架一般選用滲碳鋼，再經過表面滲碳后淬火、回火處理，達到所要求的硬度、強度和韌性等使用性能要求。球籠式保持架所選用的材料牌號一般為20Cr、20CrMnTi等，常用的材料牌號為20CrMnTi，其化學成分見表1。

表120 CrMnTi材料的化學成分質量分數 %

20CrMnTi鋼經過滲碳淬火、回火處理后，表面可獲得硬度和耐磨性均較高的硬化層，而心部保持一定的強度和韌性，從而具有良好的、綜合的力學性能。

2.2 熱處理技術要求

球籠式保持架的預先熱處理一般采用正火處理，最終熱處理采用滲碳淬火、回火處理。

正火的硬度要求：170～217HBW。

球籠式保持架的滲碳熱處理技術要求見表2。

表2 保持架滲碳淬火、回火后的技術要求

3 球籠式保持架的滲碳淬火工藝

3.1 工藝路線

一般球籠式保持架有如下兩種加工工藝路線：

工藝路線1：鍛造→正火→機械加工（粗加工）→滲碳淬火、回火→機械加工（精加工）→成品。

工藝路線2：球化退火→磷皂化→冷擠壓→機械加工→滲碳淬火、回火→機械加工（精加工）→成品。

上述兩種工藝路線的區別在于毛坯的成型方式不同，一種適用于熱鍛，另一種適用于冷擠壓加工。可視實際需要采用適當的工藝路線。

工藝路線2中，對滲碳熱處理容易產生變形的球籠式保持架，冷擠壓加工后需進行去應力熱處理。

3.2 預備熱處理工藝

1）正火工藝（適用于工藝路線1）。球籠式保持架經過溫鍛后需要進行正火處理，以獲得均勻的組織和合適的硬度，便于機械加工，滿足后續滲碳熱處理對組織的要求。保持架的正火工藝見表3。

表3 球籠式保持架的正火工藝

2）球化退火工藝（適用于工藝路線2）。冷擠壓保持架的毛坯一般為管材，在進行冷擠壓加工前，需要進行軟化熱處理，以便于冷擠壓成型。為實現需要的冷成型性形狀，同時又可避免產生帶狀等不良的顯微組織而影響到后續的最終滲碳淬火熱處理，軟化熱處理可采用球化退火工藝，將退火后硬度降至160HBW以下。圖2是等溫球化退火工藝。熱處理設備同樣應配備氣氛循環風機并有保護氣氛的功能。

圖2 等溫球化退火工藝曲線

3.3 滲碳熱處理工藝

球籠式保持架的滲碳熱處理設備同樣可選擇箱式多用爐或推桿式連續滲碳爐。滲碳淬火的熱處理工藝順序、過程參數等均可通過編程自動控制，以獲得穩定而可靠的熱處理質量。

滲碳淬火的工藝曲線見圖3。準確的工藝參數要根據具體的設備、工件、裝爐方式等實際情況來確定。回火工藝的曲線見圖4。

圖3 滲碳淬火工藝曲線

圖4 回火工藝曲線

4 熱處理的質量檢驗

球籠式保持架滲碳熱處理后的質量檢驗見表4。

表4 球籠式保持架滲碳熱處理的質量檢驗項目及質量要求

檢驗頻次、取樣位置和數量的選擇應能夠反映每一批次熱處理的整體質量狀況。

5 結 語

介紹了球籠式等速萬向節球籠式保持架的感應熱處理工藝，通過系統的分析和探討，并經生產實踐證明，淬火質量穩定，生產效率較高，確保了良好的使用性能。