汽車同步器摩擦環零件工藝開發及驗證

趙 行

（陜西法士特齒輪有限責任公司，陜西 西安 710077）

為提高我公司產品加工精度和質量控制水平，我公司特為某外國知名汽車公司代工外摩擦環零件，材料為SCr415H。針對熱處理環節而言：外摩擦環存在壁薄、熱處理易變形，外形尺寸不對稱、變形不均勻、心部硬度低于完全淬火硬度、表面硬度又要達到滲碳淬火硬度的問題。熱處理加工路線如何定，才能滿足零件圖紙要求，這是我們本次試驗的重點[1]。

1 零件說明

零件的熱后尺寸和熱處理指標要求見下面圖1和表1。

圖1 零件簡圖和檢測位置示意圖

表1 零件熱處理指標要求

2 工藝路線的確定

參考我公司齒套壓淬的經驗，考慮到外摩擦環存在壁薄、熱處理易變形的特點，我們繼續在我公司齒套壓淬線，即艾協林 2.3米轉底壓淬線進行生產。熱處理工藝為：多用爐滲碳→空冷→壓淬爐加熱并壓淬→熱后清洗→回火。

這其中的難點有兩個：①心部硬度低于完全淬火硬度、表面硬度又要達到滲碳淬火硬度的問題——即具體淬火溫度的確定。②外摩擦環熱處理易變形、變形不均勻，如何保證熱后尺寸問題——即芯軸尺寸設計問題。

3 具體工藝參數的設定

我公司生產的同步器齒套類零件，完全淬火后的心部硬度要求為30-45HRC，實際生產中，零件檢測硬度一般都在38-45HRC之間，遠遠高于此次外摩擦環心部硬度要求21-35HRC。經談論后，我們決定采取兩種措施：①不完全淬火來保證心部硬度——降低淬火溫度，我們將摩擦環零件的淬火溫度降低為800℃-820℃，使零件在AC1和AC3雙相區淬火，保證零件心部奧氏體和先共析鐵素體并存達到降低心部硬度的要求。②針對本零件，我們設計了專用壓淬芯軸，使零件在熱態和芯軸不過盈，冷態和芯軸過盈，用芯軸尺寸來限制零件尺寸，從而保證零件尺寸。芯軸如下圖2所示：

圖2 壓淬芯軸簡圖

4 試制過程

（1）第一輪試制：①滲碳空冷：材料為SCr415H,備料方式為五件零件平鋪+60件熱前廢料。強滲時間：50分鐘，溫度： 905℃，碳勢：1.05%；②壓淬：溫度：820℃，碳勢0.9%，回火180℃×3h。剖檢結果和工藝要求如下表2所示：

表2 零件熱處理指標檢測結果

結論：H4處心部硬度過高，金相檢驗發現淬火組織不理想，未得到預期的鐵素體組織。說明零件未在雙相區淬火，需要進一步降低淬火溫度。

③熱前熱后零件下端面尺寸變化見下表3。

表3 零件熱前熱后尺寸對比

由表三數據我們發現，熱前零件尺寸在公差范圍內，熱后零件尺寸偏大，考慮到零件和芯軸的配合關系，我們懷疑芯軸尺寸偏大，于是我們將芯軸送精測，用三坐標測量儀測量跟零件下端面配合對應的芯軸尺寸，測量結果顯示芯軸尺寸偏大，我們對芯軸進行修整，磨外圓，保證芯軸尺寸符合要求，具體尺寸見下表4。

表4 芯軸修改前后尺寸對比

表5 零件熱處理指標檢測結果

（2）第二輪試制：①滲碳空冷：材料為SCr415H,備料方式為五件零件平鋪+60件熱前廢料。強滲時間：50分鐘，溫度： 905℃，碳勢：1.05%；②壓淬：溫度：810℃，碳勢0.9%，回火180℃×3h。剖檢結果和工藝要求如下表5所示。③熱前熱后零件下端面尺寸變化見下表6。

結論：此時，零件心部硬度25HRC，技術要求為21-35HRC，金相檢驗零件心部有50%左右鐵素體；零件熱后尺寸隨著芯軸外圓尺寸的減小，零件下端面處尺寸也滿足熱后尺寸要求。試驗取得成功。

5 結語

綜上所述，薄壁零件熱處理變形是我國當前一個主要的問題。因此，為了更好的解決薄壁零件在熱處理過程中所引發的變形問題，需要不斷地對引發薄壁零件變形的因素進行分析；根據其因素制定出有針對性的措施，以更好地減少在對薄壁零件熱處理過程中所引發的變形現象，更好地讓我國的金屬材料以更佳的狀態被應用在各行各業中。