試述熱加工強化技術在汽車修理中的應用

王立福

摘 要：經濟建設的不斷變化與發展，推動了整個城市交通事業的發展，尤其是針對現階段汽車行業的發展速度更是起到了一定的促進作用，但隨之也伴隨著一些新問題的出現，對于汽車維修而言，更是一種挑戰。文章主要針對汽車維修中存在的問題進行簡要的分析與總結，并探討一種新的強化技術在汽車中的應用現狀，僅供參考。

關鍵詞：熱加工強化技術；汽車修理；應用分析

1 化學熱處理表面強化

科技的不斷創新與應用，推動了化學熱處理技術的廣泛使用。其工作原理操作起來極其簡單，就是將一些鋼鐵材料通過一定溫度進行轉化，或者可以將多種材料因素一起進行轉化使用，改變原有的化學屬性和組織成分，這種材質的使用元素可以應用于更廣泛的行業之中，耐熱性能以及強度都比其他材質的質量要好，而且可以達到表面強化的目的，對此，備受汽車維修行業的青睞。

汽車維修嚴格意義上來講，是一種極其復雜的工藝。在此我們以汽車發動機的活塞為例，重點分析化學熱處理技術的應用效果及重要意義。汽車在發動時，對于活塞的沖擊很大，此時活塞所承受的不僅僅是一定熱量上的抗溫能力，更需要承受力學上的彎曲變形等沖擊。這就要求其耐磨性很高，活塞肖表面要求HRC60-HRC62、芯部要求HRC26-HRC34，直徑大概在3米左右范圍內。通常來講，活塞的質地都是鋼所制成。但是因為其型號不同，耐熱性能及其使用壽命也是有所不同的。要經過一些列的工藝程序才能達到使用要求和標準。

還有一種技術也被廣泛的應用于汽車維修行業之中，滲碳淬火處理技術以其獨特的施工工藝，對使用材料進行氮化處理，最終使得耐磨性更強。現代發動機中還有一種汽缸套壁很薄，一般鑄鐵是不能承擔的，而是鋼缸套并用氮化工藝處理，氮化層深度為0.1～0.6mm、硬度要求Hv1000以上（相當于HRC68以上）。氮化工藝有硬氮化、軟氮化。硬氮化又稱抗磨氮化，其目的可獲得高硬度、高耐性、高疲勞權限。但硬氮化用鋼較嚴，一般是38Cr MoAI鋼、軟氮化的用鋼范圍寬，表層硬度相當HRC52-HRC62。硬化層薄（鐵氮化合物層0.01～0.02mm）。

軟氮化技術主要分別為以下兩種，一種是氣體軟氮化，主要是針對活性碳因子進行碳化處理和使用的一種低溫碳氮共有的使用工藝。常用的主要有以下幾種：尿素、甲酰胺和三乙醇胺。另外一種是液體軟氮化處理技術，這種主要是針對氰化進行處理修復工藝。汽車零部件是由眾多小的部件組成，在使用過程中，要求的精準度很高，對于汽車維修過程中所使用的配件也是如此。眾所周知，一個小部件的丟失或者是破損都有可能造成重大汽車安全事故的發生。變頻器的換擋，中間軸的使用都要必須進行嚴格的處理檢測。在對機械零件進行修復的過程中，通常使用堆焊技術，這樣做的目的可以將零部件進行完整修復，同時還可以通過熱處理進行很好的強化，提高了整體的耐磨性能。

2 表面淬火強化

表面淬火強化是不改變零件表層的化學成分。通過表層相變獲得強化的方法。常用的工藝有火焰淬火、高溫快速淬火、高頻和中頻感應加熱淬火等。

火焰淬火是以高溫火焰為熱源的一種表面淬火方法。常用的火焰：乙炔——氧火焰最高溫度3200℃、煤氣——氧火焰最高溫度約2000℃。高溫火焰將工件表面快速加熱到淬火溫度，隨即噴水或投入冷卻水中快速冷卻，即可獲得所需的表層硬度。火焰淬火的零件表層堆焊時選用焊條含碳量應為>0.6%。如萬向節的十字軸頸的堆焊焊條選用廢氣門彈簧即較為理想。高溫快速淬火也是較為簡單方法：即以鉛溶液爐為主要設備，將鉛溶液加熱至900℃以上，工件迅速投入高溫溶液中，工件表面迅速達到淬火溫度，即時投入冷卻水中淬火。再進行回火即完成。但要注意的是鉛在高溫蒸發中，毒性大，必須做好排風通氣工作。對汽車零件來說，主要是高、中頻感應加熱的表面淬火，尤其高頻淬火應用廣泛，例如，鍛鋼材質的曲軸軸頸表面，凸輪軸凸輪表面，轉向節主肖的外表面淬火等。

3 熔鑄法

（1）很多輕型車的制動鼓，鼓的工作面應是灰鑄鐵，而制動鼓的輪輻需要具有剛性的鋼板制成，這就需要將灰鑄鐵熔鑄在鋼制的輪輻上。（2）在有色合金熔鑄方面現今逐漸淘汰，早期的連桿軸承、曲軸主軸承均有直接熔鑄在基體上的結構。隨著技術進步熔鑄法也逐漸淘汰，在修理中常以堆焊、噴焊所代替。

4 堆焊法強化

4.1 手工電弧堆焊

手工電弧堆焊是一種簡單的堆焊方法，無需專用設備，一般電焊機均可使用，直接焊機更好，場地不限，機動性好，根據零件強化層的性能要求選擇焊條即可達到目的。堆焊與焊接的區別在于堆焊對焊層的熔透深度無特殊要求，在保證合金結合的條件下，滿足焊層金屬的化學成分和應有的機械性能。在汽車零件中采用堆焊強化的常有：發動機凸輪軸的進、排氣凸輪頂尖部位的強化和磨損修復。其焊條常選用“堆212”牌號焊條，該焊條為鉻鉬型堆焊焊條，堆焊層化學成分可獲得0.5%C、2.2%Cr、1.5%Mo。堆焊層硬度>HRC50。

凸輪的成型加工可在凸輪磨床上進行，或手砂輪機在樣板依托下進行。

4.2 自動堆焊

自動堆焊主要借助機械運動和控制，工件轉動與軸向移動均可自動進行，焊絲在焊劑保護或振動的動作下實施堆焊。其生產效率比手工堆焊高9-14倍，勞動強度改善，堆焊層表面均勻，工人的操作技術要求不高。自動堆焊對電弧可分為有保護和無保護兩種，有保護堆焊有蒸汽保護，二氧化碳氣體保護、溶劑保護等。無保護堆焊主要有振動堆焊。

4.3 振動堆焊

振動堆焊技術早在1949年末就被研制，但是由于受到當時條件的限制沒有廣泛的被使用，直到60年代末才開始真正的被使用于汽車維修行業之中。主要是針對于汽車零件修復以及強化表面等處理的一種技術。涉及到的機械設備有很多，例如振動焊機頭，振動拖板，其中還包括冷卻噴水機，振動齒輪，彈簧等機械小部件。振動堆焊主要是使機械處于一種小的振動間歇狀態，將其要修復的零部件放在其上進行作業，熱處理。當金屬部件融化到一定程度的時候就可以將金屬通過施工工藝進行表面焊接，強化其硬度。通常情況下采用的是70型號的或者是65Mn的鋼絲為主。這樣做的目的不僅僅是為了提高材料的表面的光滑度，更是為了強化其耐磨性和冷卻水的速度。

表面硬度一般為HRC45-HRC55。為了提高硬度在冷卻水中加入5%碳酸鈉以提高冷卻速度。為了穩定電弧，減少金屬爆裂和損耗，在電路中串接一個電感，可使電級金屬損耗從30%降到6%～8%，而堆焊層的厚度從0.6～0.7mm，增加到1.4～2.5mm、或更高些、電感值的大小影響到短路電流的增長率。電感值過小電流增長加大，飛濺明顯增大，電感值過大則短路電流增長率小，電弧的穩定性破壞，通常電感值為0.1～0.2毫米最小。

參考文獻

[1]覃正光.滾壓技術在氣缸套加工中的應用[J].內燃機配件，1995（2）：25.

[2]唐琦，董宏，朱棣，等.用深滾壓技術提高曲軸疲憊強度的應用研究[J].汽車技術，2005（8）：33.

[3]李金桂.防腐蝕表面工程技術[M].北京：化學工業出版社，2003.