汽车半轴生产加工工艺
汽车半轴热处理工艺
40Cr钢汽车半轴的热处理工艺***（中国矿业大学材料科学与工程学院江苏徐州 221116）摘要:制定40Cr 钢退火、正火、淬火、回火、调质热处理工艺, 测定在各种热处理情况下试样的硬度和冲击韧性, 并进行材料的金相组织分析, 得出了40Cr 钢调质处理具有良好综合性能的结论。
关键词：汽车半轴；热处理工艺；金相组织；性能1引言汽车半轴是汽车的重要部件之一, 要求具有合理的最佳的静扭强度和抗扭转疲劳性能. 是在汽车运行中承受自重和货物重量, 并传递扭矩的重要零件,常采用40Cr 钢制造, 其产品质量直接影响着整车的性能。
40Cr 钢属于亚共析钢, 缓冷至室温后的显微组织为铁素体加珠光体, 含有较少的合金元素, 属于低淬透性合金调质钢, 经适当热处理后具有较高的强度、良好的塑性和韧性, 即具有良好的综合力学性能, 常用于制造汽车的连杆、螺栓、传动轴及机床主轴等机械零件。
2分析汽车半轴的加工工艺流程如下：半轴材料采购→下料→花键加热→锻造镦花键成形→另一端加热→锻造预镦制坯→加热→半轴盘端摆辗成形→淬火→回火→校直→抛丸→铣端面钻中心孔→校正→粗车半轴法兰盘外端面和花键外圆→粗车法兰盘内端面和外圆→精车法兰端和花键外圆→铣花键→清洗→中频淬火→回火→校正→无损检测→钻半轴法兰盘孔→磨半轴法兰轴颈→精车半轴法兰内端面→抛光→清洗→打标→包装。
对于40Cr的热处理，采用预备热处理和最终热处理。
调质钢经热加工后, 必须经过预备热处理来降低硬度, 便于切削加工,消除热加工时造成的组织缺陷,细化晶粒, 改善组织, 为最终热处理做好准备。
对于40Cr 钢而言, 可进行正火或退火处理。
调质钢的最终热处理是淬火加高温回火。
一般可以采用较慢的冷却速度淬火, 可以用油淬以避免热处理缺陷。
当强度较高时, 采用较低的回火温度, 反之选用较高的回火温度。
铁碳合金相图40Cr的化学成分及临界温度见表1从铁碳合金相图可以看出：40Cr钢属于亚共析钢, 在缓慢冷却到室温后的组织为铁素体和珠光体。
汽车半轴热处理工艺设计说明
42CrMo的调质工艺曲线
时间min
4、检验 外观：无裂纹，碰伤，变形量≤5％。 硬度：28~35HRC之间 金相组织：回火索氏体+心部3％的铁素体。
5、表面淬火和回火 技术要求：根据半轴杆部直径来确定淬硬 层深度，当б=10 ~20％时，疲劳强度最大， 杆部淬硬层深度应达到直径的15 ％，杆部 硬度要求50~55HRC。
3-2-2、加热温度 根据42CrMo钢的力学性能要求与回火 温度的关系，回火温度取560 ℃。
3-2-3、回火时间 确定回火时间的基本原则：保证工件透 热和组织转变能充分进行。 回火保持时间按经验公式： t=K+AD ≈120min （省略计算） 3-2-4、冷却方式 42CrMo钢中含有Cr元素，回火容易产生 高温回火脆性。为了控制高温回火脆性， 回火后应进行快冷（水冷、K油）。
工艺参数：
变压器匝数
输出电压/V 输出电流/A 输出功率/Kw
32~33：1 加热温度/ ℃ 发电机电流频/Hz 2500 加热时间/s
480 160 75 冷却介质 淬火方式
900
180 乳化液 连续
检验： 硬度： 50~55HRC 硬化层深度：用试块按GB8817-86检验 金相组织：用试块按GB2841-89检验铁素 体量，允许硬化区有少量铁素体存在。
32回火321回火目的减少或消除淬火应力保证相应的组织转变提高钢的韧性和塑形获得硬度强度塑性和韧性的适当配合以满足各种用途工件的性能要求
汽车半轴 热处理工艺说明书
一、半轴 半轴也叫驱动桥。半轴是差速器与驱动轮之间传递 扭矩的实心轴，其内端一般通过花键与半轴齿轮连 接，外端与轮毂连接。 现代汽车常用的半轴，根据其支承型式不同，有全 浮式和半浮式两种。 • 全浮式半轴只传递转矩，不承受任何反力和弯矩， 因而广泛应用于各类汽车上。全浮式半轴易于拆装， 只需拧下半轴突缘上的螺栓即可抽出半轴，而车轮 与桥壳照样能支持汽车，从而给汽车维护带来方便。 • 半浮式半轴既传递扭矩又承受全部反力和弯矩。它 的支承结构简单、成本低，因而被广泛用于反力弯 矩较小的各类轿车上。但这种半轴支承拆取麻烦， 且汽车行驶中若半轴折断则易造成车轮飞脱的危险。
材料成型
4、汽车半轴要求具有良好的强韧性，且杆部、花键处硬度要求≥52HRC。
现选用40Cr钢制造，其工艺路线如下：下料（棒料）→锻造毛坯→热处理①→校直→粗加工→热处理②→精加工→热处理③、④→磨削。
指出其工艺过程路线中应选用的热处理方法及目的，并说明杆部、花键处的最终热处理组织。
热处理①：正火。
其目的为：消除锻造应力；调整锻后的硬度，改善切削性能；细化晶粒，为淬火作好组织准备。
热处理②：调质。
其目的为：获得良好的强韧性，即良好的综合力学性能。
热处理③：表面淬火。
其目的是：获得M，提高杆部、花键处表面硬度。
热处理③：低温回火。
其目的为：消除表面淬火应力及脆性，得到高的硬度和耐磨性表层为回火M，心部为索氏体（S）5、一般精度的GCr15滚动轴承套圈，硬度60-65HRC。
(1)压力加工成形后、切削加工之前应进行什么预备热处理？其作用是什么？(2)该零件应采用何种最终热处理？有何作用？P162（1）球化退火降低硬度，球化Fe3C，以利于切削，并为淬火作好组织准备。
（2）淬火+低温退火淬火：获得高硬度M低温退火：去除脆性、应力，稳定组织。
6、用W18Cr4V W6Mo5Cr4V2Al钢制造铣刀，其加工工艺路线为：下料→锻造毛坯→热处理①→机械加工→去应力退火→热处理②、③→磨削。
请指出其工艺过程路线中热处理方法、目的及组织。
热处理①为球化退火：消除锻造应力；降低硬度，利于切削加工；为淬火作组织准备。
组织：S+粒状碳化物热处理②为淬火：获得M。
组织：M+未溶细粒状碳化物+大量残余A热处理③为高温回火（多次）：消除淬火内应力，降低淬火钢脆性；减少残余A 含量；具有二次硬化作用，提高热硬性。
最终组织：回火M+粒状合金碳化物+少量残余A7、机床床头箱传动齿轮，45钢，模锻制坯。
要求齿部表面硬度52～56HRC，齿轮心部应具有良好的综合机械性能。
其工艺路线为：下料→锻造→热处理①→机械粗加工→热处理②→机械精加工→齿部表面热处理③+低温回火→精磨。
汽车半轴的加工工艺
汽车半轴的加工工艺
汽车半轴的加工工艺主要包括以下几个步骤：
1. 材料选择：选择适合制作半轴的材料，常见的材料有高强度合金钢、铸铁等。
2. 铸造或锻造：通过铸造或锻造将材料形成半轴的初始形状。
3. 粗加工：利用铣床、车床等机械设备对半轴进行粗加工，使其形状更加符合设计要求。
4. 热处理：将粗加工后的半轴进行热处理，以提高其硬度和强度，常见的热处理方法包括淬火、回火等。
5. 精加工：通过磨床、镗床等机械设备对半轴进行精加工，以提高其尺寸精度和表面光洁度。
6. 表面处理：对半轴进行表面处理，常见的方法包括镀锌、喷涂等，以提高其耐腐蚀性能。
7. 组装：将加工好的半轴与其他零部件一起进行组装，形成最终的汽车半轴。
需要注意的是，不同汽车类型和用途的半轴可能会有些许差异，加工工艺也会有
所不同，以上仅为一般的工艺流程。
40Cr钢汽车半轴断轴原因分析
40Cr钢汽车半轴断轴原因分析2、河北省半钢水冶炼高洁净高品质特殊钢重点实验室承德067000摘要某半轴厂生产的半轴在装车后发生早期断裂事故，取断裂半轴分析断裂原因：采用化学成分分析、硬度测试、显微组织分析以及扫描电镜断口微观分析等技术，分析了该半轴断裂的主要原因。
结果表明：材料中存在夹杂物导致半轴应力集中，在夹杂物处产生裂纹源；热处理效果较差，加大半轴裂纹扩展速率，导致装车半轴提早断裂。
关键词:半轴；夹杂物；断裂汽车半轴采用材料为40Cr钢，半轴装车后行驶约1.4万公里后发生断裂，半轴生产工艺：下料-中频感应加热（1150℃）-楔横轧-摆碾法兰盘-调质（淬火840℃,12分钟；高温回火，600℃,2小时）-机加工-杆部中频感应淬火-低温回火-磁粉探伤-成品。
为分析半轴发生断裂原因，取断裂半轴试样进行以下检验分析。
1、理化检验1.1宏观形貌由断轴宏观形貌可看出，半轴断裂位置为轴部位置，由于轴断裂后主轴继续旋转，边缘有部分断裂特征被摩擦消除，断口有明显的裂纹源以及贝纹线痕迹,断口以裂纹源为发起点，向四周扩展，见图1。
图1 断裂半轴宏观形貌1.2化学成分检验在断轴上切取试样进行化学成分检验,根据检验结果,断轴化学成分满足标准GB/T3077-2015中对合金结构钢成分要求,判定化学成分合格，检验结果见表1。
表1 化学成分(质量分数) (%)1.3材料金相检验在半轴断裂硬化层过渡区域进行显微组织检验，将试样抛光后用4%硝酸酒精溶液腐蚀后进行观察，可见硬化层区域内组织为贝氏体+索氏体+网状铁素体，见图2，从组织形貌看，此半轴热处理效果欠佳。
1.4断口检验为了更好分析半轴断裂原因，用扫描电镜半轴裂纹源处进行扫描分析，可见裂纹源处存在一处夹杂物，夹杂物形貌见图3，对夹杂物进行能谱分析，夹杂物成分主要包含O、Ca、C、Al、Na、Mg、Si、S和Fe元素，主要为氧化钙和氧化铝类夹杂物，按照GB/T10561-2005中A法评定，此夹杂物为超尺寸夹杂物，各元素含量见表2。
半轴生产实习报告
实习报告实习单位：半轴生产公司实习时间：2023年7月1日 - 2023年8月31日实习内容：在实习期间，我主要参与了半轴生产公司的生产流程，了解了半轴的生产工艺和制造过程。
我参与了从原材料的采购到成品出库的整个过程，并对各个环节有了深入的了解。
首先，我了解了半轴的原材料采购过程。
公司采购的原材料主要是钢材，采购部门会根据生产计划和市场需求，选择合适的供应商，并与他们进行谈判，以获取最佳的价格和质量。
接下来，我参与了半轴的生产过程。
半轴的生产过程包括锻造、热处理、机加工、装配和质量检验等几个主要环节。
在锻造环节，钢材经过加热和锻造，形成半轴的初步形状。
在热处理环节，半轴会经过淬火和回火等处理，以提高其硬度和强度。
在机加工环节，半轴会经过车削、磨削等加工过程，以达到精确的尺寸和表面质量。
在装配环节，半轴会与其他部件组装在一起，形成完整的汽车轴。
最后，在质量检验环节，半轴会经过严格的质量检验，以确保其符合标准和满足客户需求。
在实习期间，我还了解了公司的质量管理体系和生产安全管理。
公司实行严格的质量控制制度，对每个生产环节都有详细的规定和检查，以确保产品质量的稳定和可靠。
同时，公司也非常注重生产安全，对员工进行安全培训，并提供必要的安全设备和保护措施。
实习收获：通过这次实习，我对半轴的生产过程有了深入的了解，从原材料的采购到成品的出库，每一个环节都需要严格的控制和质量保证。
我也认识到，作为一名生产工程师，需要具备扎实的理论知识和实践经验，才能更好地解决生产过程中的问题。
此外，我也感受到了半轴生产公司的企业文化，他们注重科技创新，追求卓越品质，为客户提供优质的产品和服务。
这让我深刻认识到了企业的发展离不开创新和质量，也让我对自己的职业规划有了更明确的认识。
总结：通过这次实习，我对半轴生产过程有了深入的了解，收获颇丰。
我将把在实习中学到的知识和经验应用到今后的学习和工作中，努力提升自己的专业素养，为汽车行业的发展做出贡献。
汽车半轴标准qct 294—1999.doc
中华人民共和国行业标准QC/T 294—1999代替ZB T21 004—89汽车半轴技术条件1 主题内容与适用范围本标准规定了汽车半轴的技术要求、试验方法、检验规则及对标志、包装、运输、贮存的要求。
本标准适用于非转向桥厂定轴载质量13t及13t以下各种汽车 (矿用车除外）的全浮式半轴及半浮式半轴。
2 引用标准ZB T21 003汽车半轴台架试验方法3 术语汽车半轴静扭强度失效后备系数K4 技术要求4．1 产品应符合本标准要求，并按经规定程序批准的图样及技术文件制造。
4．2 在保证产品设计性能要求条件下，推荐采用的半轴材料牌号为40Cr、42CrMo、40MnB、40CrMnMo、35CrMo、35CrMnSi、40CrV和45号钢，也允许采用能满足本标准要求的其他材料。
4．3 半轴热处理工艺，推荐采用预调质处理后表面中频淬火处理工艺。
预调质处理后心部硬度为HRC24～30；中频淬火处理后杆部表面硬度不低于HRC52；花键处允许降低3个硬度单位，杆部硬化层深度范围为杆部直径的10～20％，硬化层深度变化不大于杆部直径的5％，杆部圆角应淬硬，法兰盘硬度不低于HRC24。
在保证半轴性能指标要求条件下，也允许采用其他热处理工艺，如正火处理后表面中频淬火工艺。
4．4 感应淬火后半轴的金相组织a. 预调质处理后表面中频淬火处理，硬化层为回火马氏体，心部为回火索氏体；b. 正火处理后表面中频淬火处理，硬化层为回火马氏体，心部为珠光体加铁素体。
4．5 粗糙度：法兰盘安装端面不大于Ra3．2，非加工杆部及杆根部圆角为毛坯表面，经过加工的杆部不大于Ra6．3 (喷丸处理允许增大到Ra 12.5），杆根部圆角不大于Ra3．2，花键外圆定心表面不大于Ra 0.8，花键齿侧定心表面不大于Ra3．2，与轴承配合表面不大于Ra 0.8。
4．6 当以半轴轴线为基准时，有关部位的形状和位置公差应符合以下规定：a. 法兰盘安装面的端面全跳动公差等级不低于9级；b. 与轴承配合的轴颈表面径向圆跳动公差等级不低于7级，c. 与轴封配合的轴颈表面径向圆跳动公差等级不低于9级；d. 花键定心表面的径向圆跳动公差等级不低于10级，e. 杆部表面的径向圆跳动公差等级不低于12级；f. 法兰螺栓孔的位置度公差不大于φ0.2mm4．7 半轴磁力探伤后应退磁。
典型轴类零件的加工工艺
典型轴类零件的加工工艺典型轴类零件的加工工艺设计能通过运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到实践知识，正确的解决一个零件在加工过程中的定位.夹紧以及工艺路线安排.工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量本文选择了轴的加工工艺设计这一课题，主要阐述了对轴类零件的加工工艺过程,主要表现在从毛坯到成品的的过程它分为零件的热处理,大部分采用的是常见的四把火和调制处理.对典型的轴比如机床主轴、汽车半轴、内燃机曲轴、阶梯轴和CA6140主轴的热处理和加工工艺都有很明确的方案及选材。
对轴的加工工艺流程分为:下料→锻造→正火→机械加工→调质→粗车—半精车—精车—粗磨—精磨—光整加工—终检。
对工件的装夹都采取一次性装夹满足基准重合和基准统一或者互为基准。
对不同的工件采取的加工工艺有所不同。
以上此法操作简便、工效提高、节省材料，能保证加工精度。
对它的工艺性能也有明显的提高和使用寿命长等优点。
关键词：热处理工艺轴加工工艺轴的装夹定位Through the use of machinery manufacturing technology courses in basic theory and practice in the production of learned practical knowledge, the correct solution to a part in the positioning process. Clamping and routing process. Process to determine issues such as size, to ensure that the processing of parts qualityThis article has chosen the design process of the axis of the subject, the main shaft of the machining process, mainly in the finished product from rough to divide it into parts of the process of heat treatment, most commonly used is the four - to deal with fire and modulation. For example, a typical machine tool spindle axis, automotive axle, the internal combustion engine crankshaft, stepped shaft and spindle CA6140 process of heat treatment and processing of the program are very clear and material selection.Processing process of the axis is divided into: forging → → Cutting machining normalizing → → → Rough quenched - semi-refined car - Finish - coarse grinding - Grinding - Finishing - the end of the seizure. Clamping of the work piece clamping has been taken to meet the benchmark one-time overlap and complement each other or to benchmark thebenchmark reunification. Different parts of the process taken to be different. Above this method is simple, to improve work efficiency, saving materials, can guarantee the processing precision. The performance of its technology has improved and the advantages of long life.Key words: heat treatment process processing shaft axis positioning of the clamping目录第一章前言 (1)第二章轴类零件的分类和技术要求 (2)第一节轴类零件的功用与结构特点 (2)第二节主要技术要求 (3)第三节轴类零件的材料和毛坯 (3)第四节轴类零件的预加工 (4)第三章典型主轴类零件加工工艺分析 (5)第一节轴类零件加工的工艺路线 (5)第二节轴类零件加工的定位基准和装夹 (5)第四章轴类零件选材及工艺设计 (7)第一节机床主轴 (7)第二节汽车半轴 (9)第三节内燃机曲轴 (10)第四节阶梯轴的加工工艺过程 (10)第五节CA6140主轴加工工艺过程 (11)第五章检验 (17)第一节加工中的检验 (17)第二节加工后的检验 (17)结束语 (18)谢辞 (19)参考文献 (20)［1］邱宣怀.机械设计[M].北京:高等教育出版社,1997.. (20)［2］范文慧谭建荣.基于图形单元技术的轴类零件的设计[J].机械设计2001 (20)［3］西北工业大学机械原理及机械零件教研室．机械原理［M］.北京：高等教育出版社，１９８７. 20 ［4］机械设计手册编委会．机械设计册[M]．北京：接写工业出版社2004 (20)第一章前言在机床、汽车、拖拉机等制造工业中，轴类零件是另一类用量很大，且占有相当重要地位的结构件。
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汽车半轴生产加工工艺如今，汽车随处可见，汽车在当今社会有重要的影响，人们现在时刻也离不开汽车，现在没有汽车的世界是难以想象的。
所以研究汽车有重要的意义。
半轴是汽车传动系统的一个重要组成部分，半轴是用来将差速器半轴齿轮输出的动力传给驱动轮或轮边减速器，半轴外端与轮毂连接，半轴内端以花键连接着半轴齿轮，半轴齿轮在工作时只将扭矩传给半轴，半轴内端只受扭矩而不受弯曲力矩，半轴是汽车的轴类零件中承受扭矩最大的零件。
汽车半轴图
⏹选材
当汽车在启动或上坡时，扭矩很大，特别在紧急制动或行驶在不平坦的道路上时工作条件更为恶劣，半轴要承受冲击、交变弯曲疲劳荷载和扭力的作用，因此，半轴生产所需的材料要有足够的抗弯强度、抗剪强度和较好的韧性。
因此，合金调质钢中的40Cr是较合适做汽车半轴的。
⏹加工工序
1.选料剪切，同时确定加工余量，方便后续的加工操作。
2.半轴在空气锤上进行胎模锻造，并用摆碾机摆帽。
3.对半轴进行喷丸处理
4.进行毛坯杆部校直，保证垂直度
在校直中，第一次是毛坯校直，第二次是热处理后校直热处理后的校直要保证跳动不大于0.08，0.2和0.4。
毛坯校直，用两个固定校直滚子装置支承半轴，由一个传动连接装置与半轴法兰端上的两个突出部位相吻合，并带动半轴旋转，尾座顶尖顶住半轴的杆部，校直机上的压头下落，半轴在滚子和压头的作用下校直。
热处理后的校直，半轴支承在夹具两端，夹具能够很容易地从一端移到另一端，这样压头就能在花键端与法兰端之间的任何高出部位加载
钻小端中心孔、粗车大外圆
5.粗车小端，采用六角转塔车床或采用仿型车床进行粗车和
精车加工
6.车大孔
平端面是提高半轴生产线生产率的一个关键工序，采用切入法铣端面是较好的。
7.粗车大端、精车大端，精车小端。
8.冷滚轧花键
滚扎花键以两端中心孔定位,滚扎渐开线花键，滚扎花键所需仪器是花键滚扎机。
所需的量具是千分尺和综合花键量规。
为了提高半轴花键的生产效率和疲劳强度，目前已广泛采用花键冷滚轧成型工艺。
该工艺是一种动力传动件及齿类工件的无屑冷成型加工工艺。
这种工艺极大地提高了冷成型齿类工件的精度。
滚轧过程中，对所有相关参数均定位控制，故可以保证得到确定的齿数和准确的齿形。
以滚搓为例，将一根钢质轴定位在两根成型齿条之间的起始位置，该端的齿牙是浅层的，仅仅在工件上压出花键的最初形状，两齿条朝相反方向快速移动，带动工件旋转，一步步将工件表面的金属挤压进去，这时可明显看到一个个凹痕。
此时，齿形零件只要再自转几周，就可保证得到质量控制所要求的齿形几何尺寸和精度
冷滚轧花键的加工方法是
a.用滚轮冷滚轧花键。
在滚压头上安装的滚轮个数和花键轴的齿数相同，沿径向分布，全部齿形均在压力机一次工作过程中全部轧出。
滚轧过程是压力机推动工件，通过滚压成形，滚轮在工件表面上自由滚动。
这种滚轧加工方法适用于齿数Z<20的花键。
b.用齿条形工具冷滚轧花键。
齿条形工具上下对称分布，分别由油缸驱动，作相互平行的交错运动，毛坯(工件)为自由驱动，在齿条工具间滚动过程中产生塑性变形。
滚动的圈数大约为8圈。
c.用小齿轮形工具冷滚轧花键。
毛坯(工件)轴线和工具轴线平行分布，工具向工件中心移动进给。
这种滚轧加工方法适用于渐开线花键
9.半轴的热处理
半轴的热处理采用调质方法,调质后要求杆部硬度为388～444HB。
先正火，然后850℃淬火，油冷却。
然后高温回火520℃，油或水做介质。
另一种方法，也可以采用高频、中频等感应淬火（表面淬火）,这能保证半轴表面有适当的硬化层,由于硬化层本身的强度较高,加上在半轴表面形成大的残余压应力,因此使半轴的静强度合疲劳强度大为提高.尤其是疲劳强度提高得更为显著。
当半轴采用高应淬火时,杆部表面硬度推荐在48～56HRC范围内,心部硬度可控制在20～28HRC,花键部分的表面硬度可控制在48～56HRC,不淬火区硬度可定在248～277HB范围内,采用感应淬火时,通常推荐半轴杆部表面硬化层的深度为其半径的1/4～1/3左右
当采用高频、中频等感应淬火时。
其热处理工艺步骤是：
开启加热致电炉设定温度(840℃～860℃)—通氯气扫炉(约30分钟)—通保护气氛—到达保温时间(60分)—半淬(油温30～80℃)清洗—回火(550～650℃)—到达回火保温时间(120分)—冷却—卸料
当前汽车半轴生产的前景在今天，汽车工业发展了一百余年，汽车工业的生产一直不断在改善进步，很多零部件和功能，从无到有，汽车零件的革新也较快，不能赶上汽车零件的革新速度的零件生产长，就将会淘汰，因此，为了生存，各厂都努力研发，这也导致了，生产工艺的进步。
汽车走进了人们的生活，在现在没有汽车的时代是难以想像的，汽车有广大市场，而半轴对于汽车来说是必不可少的，当前，半轴的生产工艺日新月异，欧美等国和日韩，他们的生产工艺是不错的，我国在半轴这方面的生产，也逐步赶上他们，甚至有些方面已经超越了他们。
让我们一起期待未来更先进的半轴生产工艺，更先进的汽车生产工业。
期待未来的车世界。
让我们一起努力！。