不銹鋼產(chǎn)品定做加工     鍛造轉(zhuǎn)向節(jié)斷裂原因分析與工藝措施。

      汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的功能是傳遞并承受汽車懸架系統(tǒng)載荷，支承并帶動輪轂繞主銷轉(zhuǎn)動而使汽車轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的重要安全零件，影響汽車行駛穩(wěn)定性安全性及轉(zhuǎn)向靈敏性，要求其具有高強度和高疲勞壽命。鍛造轉(zhuǎn)向節(jié)常用40Cr材料，般調(diào)質(zhì)硬度為250～300HB。為進步提高產(chǎn)品疲勞強度和疲勞壽命，軸類轉(zhuǎn)向節(jié)技術(shù)要求中常有軸承及軸頸段采取中頻淬火工藝，要求表面硬度50～60HRC，淬硬深度2～5mm。 本文主要研究軸類轉(zhuǎn)向節(jié)發(fā)生斷裂的原因及改進措施。⑴材料及鍛造毛坯缺陷。如材料帶來夾雜折疊裂紋等缺陷，鍛造過程產(chǎn)生的過熱折疊裂紋，鍛后余熱淬火中工件溫度不均入油溫度過高而產(chǎn)生裂紋等。 結(jié)合質(zhì)量管理工具FMEA對轉(zhuǎn)向節(jié)斷裂主要失效模式及影響進行分析。從圖1看出，鍛造毛坯缺陷中頻淬火缺陷和嚴重超載或交通事故沖擊載荷，風(fēng)險指數(shù)(RPN)較高，必須從產(chǎn)品開發(fā)和制造過程高度關(guān)注和認真規(guī)劃。1)把好原材料進廠質(zhì)量檢驗關(guān)，按爐號抽樣，采用光譜分析儀硬度計電子顯微鏡分別對材料化學(xué)成分硬度金相進行檢測，防止不合格材料進廠。①中頻感應(yīng)加熱產(chǎn)生集膚效應(yīng)，表面溫度高，軸頸R尖角處容易出現(xiàn)過燒，或工件與感應(yīng)圈接觸"打火"。 顯然是中頻感應(yīng)器與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸不匹配;②表面淬火硬度過高或過低淬硬層深度不足，主要影響因素有中頻工作功率加熱與冷卻冷卻介質(zhì)等;③表面裂紋，主要影響因素有表面溫度不均導(dǎo)致淬火應(yīng)力過大冷卻介質(zhì)冷速過快回火工藝及淬回火間隔過長等。典型案例某皮卡車鍛造轉(zhuǎn)向節(jié)總成在場出現(xiàn)軸承位置斷裂，委托國家權(quán)威質(zhì)檢機構(gòu)對故障件宏微觀觀察金相檢查能譜分析化學(xué)成分及硬度檢測分析(圖2圖3)，認定轉(zhuǎn)向節(jié)的斷裂性質(zhì)和原因為"轉(zhuǎn)向節(jié)淬火部位硬度偏高(技術(shù)要求為50～55HRC)且深度過大(技術(shù)要求的淬硬深度為2～3mm)，導(dǎo)致脆性開裂的敏感性增加，在長時應(yīng)普通零件加工力作用下，發(fā)生了沿晶脆性開裂。轉(zhuǎn)向節(jié)安裝臂等未中頻淬火硬度約為28～29HRC，符合技術(shù)要求"，說明鍛件毛坯合格，軸承部位中頻淬火過程中加熱溫度過高或過熱導(dǎo)致表面硬度和淬硬層不合格。典型案例某MPV轉(zhuǎn)向節(jié)新品開發(fā)階段臺架試驗軸頸處斷裂，通過對同批樣件切片宏觀觀察金相及硬度檢測分析(圖4圖5)，認為斷裂原因是"中頻淬火后硬度偏低(技術(shù)要求為52～60HRC)，尤其是軸頸R處淬硬深度偏小(技術(shù)要求的淬硬深度為3～5mm)，導(dǎo)致軸承位置強度不足，試驗中工作應(yīng)力超過材料強度而出現(xiàn)斷裂"。 轉(zhuǎn)向節(jié)軸部中頻淬火屬特殊特性工序，從以上分析看出，中頻淬火工藝過程能力CPk決定產(chǎn)品性能和質(zhì)量水平。開發(fā)小組對中頻淬火設(shè)備工藝檢測等進行全面策劃，主要措施有①選購200～250kW大功率中頻電源，保證加熱速度和節(jié)拍滿足不同尺寸產(chǎn)品要求;②針對不同結(jié)構(gòu)尺寸產(chǎn)品設(shè)計制作專用感應(yīng)圈，以保證轉(zhuǎn)向節(jié)軸不同部位加熱均衡淬火溫度致;③選用PAG水性介質(zhì)，并針對不同淬火工藝和氣侯條件，調(diào)整PAG介質(zhì)濃度;④每批產(chǎn)品首件采取切片方式檢查金相硬度及淬硬深度，首件合格方可批量生產(chǎn)。圖6為切片檢查報告;⑤中頻淬火后，產(chǎn)品100%磁粉探傷檢測，防止裂紋缺陷產(chǎn)品出廠;⑥加強工藝培訓(xùn)和設(shè)備工裝點檢，確保中頻淬火過程CPk≥33。汽車轉(zhuǎn)向節(jié)是重要安全件，追求質(zhì)量零缺陷。 在新產(chǎn)品開發(fā)階段運用APQPFMEAPPAPSPC等質(zhì)量管理工具進行前期策劃，對提高企業(yè)工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量，防范場風(fēng)險尤為重要。

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