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(dòng)輪轂繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)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(qiáng)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(jìn)步提高產(chǎn)品疲勞強(qiáng)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(jìn)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(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)斷裂主要失效模式及影響進(jìn)行分析。從圖1看出,鍛造毛坯缺陷中頻淬火缺陷和嚴(yán)重超載或交通事故沖擊載荷,風(fēng)險(xiǎn)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(rèn)真規(guī)劃。1)把好原材料進(jìn)廠質(zhì)量檢驗(yàn)關(guān),按爐號(hào)抽樣,采用光譜分析儀硬度計(jì)電子顯微鏡分別對(duì)材料化學(xué)成分硬度金相進(jìn)行檢測(cè),防止不合格材料進(jìn)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(chǎng)出現(xiàn)軸承位置斷裂,委托國家權(quán)威質(zhì)檢機(jī)構(gòu)對(duì)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(cè)分析(圖2圖3),認(rèn)定轉(zhuǎn)向節(jié)的斷裂性質(zhì)和原因?yàn)?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(shí)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(tái)架試驗(yàn)軸頸處斷裂,通過對(duì)同批樣件切片宏觀觀察金相及硬度檢測(cè)分析(圖4圖5),認(rèn)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(qiáng)度不足,試驗(yàn)中工作應(yīng)力超過材料強(qiáng)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(duì)中頻淬火設(shè)備工藝檢測(cè)等進(jìn)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(duì)不同結(jié)構(gòu)尺寸產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(duì)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(bào)告;⑤中頻淬火后,產(chǎn)品100%磁粉探傷檢測(cè),防止裂紋缺陷產(chǎn)品出廠;⑥加強(qiáng)工藝培訓(xùn)和設(shè)備工裝點(diǎn)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(yùn)用APQPFMEAPPAPSPC等質(zhì)量管理工具進(jìn)行前期策劃,對(duì)提高企業(yè)工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量,防范場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)尤為重要。
精密機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)是抓住了全球產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的機(jī)會(huì),發(fā)展起來。而當(dāng)下東南亞國家又開始承接精密加工產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移,都有相同的特點(diǎn)。首先承接勞動(dòng)密集型行業(yè),以出口帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長;同時(shí)主要進(jìn)口技術(shù)與資本密集型產(chǎn)品,大力發(fā)展機(jī)械配件加工業(yè)并實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破;當(dāng)發(fā)展達(dá)到定水平后,再將失去比較優(yōu)勢(shì)的部分向第方轉(zhuǎn)移,并輸出資本與技術(shù)。
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鍛造轉(zhuǎn)向節(jié)斷裂原因分析與工藝措施。
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