車輪支架的感應(yīng)淬火
感應(yīng)熱處理的特點是能夠在非常短的時間內(nèi)完成工件的表面淬火，近30年來在汽車制造業(yè)發(fā)展迅速，獲得了廣泛的應(yīng)用XC型車輪支架系上海某汽車公司生產(chǎn)的XC車型的國產(chǎn)化配套項目，產(chǎn)品生命周期為5年，平均年產(chǎn)量約30萬臺套即60萬件，最高年產(chǎn)量42萬臺套。根據(jù)熱處理技術(shù)要求，同時考慮后續(xù)同類產(chǎn)品加工的通用性,選擇了整體式加熱淬火+自回火的工藝方案，完成了國產(chǎn)化任務(wù)。
車輪支架的材料為TL1438鋼，相當(dāng)于國產(chǎn)38MnSiVS鋼，進(jìn)口鍛造毛坯。
根據(jù)車輪的熱處理技術(shù)要求，擬訂了兩種工藝方案。方案1是整體式加熱，方案2是掃描式加熱試制了兩套感應(yīng)器。鑒于工件形狀不規(guī)則，又分左、右向，設(shè)計夾具時要考慮通用性，即一套夾具能同時對工件左向和右向進(jìn)行感應(yīng)淬火,最好能上、下道工序選用同一個定位基準(zhǔn)。
(1)整體式加熱淬火的工件端部①處未淬硬,需要加大功率,調(diào)整感應(yīng)器尺寸R角③ 處熱量不易透人，加熱深度容易偏淺,但生產(chǎn)率高，符合大批量生產(chǎn)的要求。
(2)掃描式加熱淬火的工件的淬硬層深度和硬度均符合要求，但生產(chǎn)率低，有可能產(chǎn)生軟帶，影響產(chǎn)品的疲勞壽命。
整體式加熱淬火的效果較差，但淬硬層基本形狀與圖紙要求差距不太大，需要作一些工藝調(diào)整，如加大功率、調(diào)整感應(yīng)器尺寸等，以使實際淬硬層深度特別是R角處的淬硬層盡量深些
經(jīng)連續(xù)多件的加工測試,所有工件熱處理質(zhì)量均符合圖紙要求,工藝穩(wěn)定，機(jī)床和感應(yīng)器運轉(zhuǎn)無故障，可以用于正常生產(chǎn)。在小批量試制完成后，進(jìn)行臺架試驗，疲勞壽命達(dá)到了圖紙設(shè)計要求。
對比淬硬層形貌，進(jìn)口件的硬化層形狀不是直線狀，可見進(jìn)口件采用的是整體式加熱，硬化層分布雖然合格，但感應(yīng)器的導(dǎo)磁體未調(diào)整到最佳。國產(chǎn)件的硬化層形狀雖然也不是一條直線，但略優(yōu)于進(jìn)口件。
顯微組織分析表明，進(jìn)口件和國產(chǎn)件淬硬層組織無明顯差異,均為細(xì)小的回火馬氏體,馬氏體級別均為4~5級(按JB/T 9204標(biāo)準(zhǔn)。
考慮產(chǎn)量因素，上下道工序生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍為每件約48s。根據(jù)試驗結(jié)果，包括上、下料等輔助時間,采用整體式加熱每件約需要40s，可以與上、下道工序的節(jié)拍相匹配,生產(chǎn)過程中不會形成瓶頸。而采用掃描式加熱每件約需要52s,在生產(chǎn)過程中可能會形成瓶頸。因此，最終決定采用整體式 加熱淬火方案
車輪支架整體式加熱時淬硬部位一次完成，不易形成軟帶，且生產(chǎn)率高，利用淬火余熱進(jìn)行自回火，工藝簡單。但是感應(yīng)器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,工藝調(diào)整不方便，感應(yīng)器壽命不夠穩(wěn)定?
零件的疲勞強(qiáng)度與其表面應(yīng)力值有明顯的對應(yīng)關(guān)系，即壓應(yīng)力大，疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命提高, 感應(yīng)加熱表面淬火的零件由于淬火層中馬氏體比容增大，能形成相當(dāng)大的殘余壓應(yīng)力,較深的淬硬層深度有助于提高車輪支架的疲勞壽命，特別是應(yīng)力集中的R角部位。
XC車輪支架國產(chǎn)化過程充分考慮了生產(chǎn)率、 成本和環(huán)境保護(hù)，國產(chǎn)化后產(chǎn)品的各項指標(biāo)均達(dá)到了進(jìn)口件的水平。
