车辆零件热处理与修复技术

第1 章　车辆零件热处理基础1
1.1 热处理一般常识 1
1.1.1 热处理常用术语 1
1.1.2 金属热处理的工艺 7
1.1.3 钢的分类 14
1.1.4 金属材料的力学性能 15
1.1.5 热处理变形的预防 16
1.2 感应热处理一般常识 16
1.2.1 感应热处理原理 17
1.2.2 高、中、超音频电流 17
1.2.3 感应淬火*常用的钢号 17
1.2.4 感应淬火对用钢的要求 18
1.2.5 感应淬火的工艺控制 18
1.2.6 感应淬火有效热的形成与测算 21
1.2.7 影响感应淬火零件力学性能的因素 24

第2 章　轴类零件热处理实例28
2.1 驱动轴类零件 33
2.1.1 零件号为5127290的动力输出从动轴 33
2.1.2 卡特皮勒公司零件号为147-3310的驱动轴 35
2.2 花键轴类零件(机油泵传动轴零件) 42
2.3 十字轴类零件 44
2.3.1 长叉轴、短叉轴所用材料及工艺 44
2.3.2 频率的选择 44
2.3.3 工艺方案的确定 45
2.3.4 结论 45
2.4 空心轴类零件 45
2.4.1 简介 46
2.4.2 LF80-90主离合器轴所用材料及工艺 46
2.4.3 结论 49
2.5 细长轴类零件 49
2.5.1 所用材料及工艺 50
2.5.2 采用的淬火工艺 50
2.6 多台阶大变径轴类零件 53
2.6.1 动力输出从动轴 55
2.6.2 前驱动轴 66
2.7 内摇臂轴类零件 70
2.7.1 概述 70
2.7.2 淬火工艺改进 71
2.7.3 工艺试验结果分析 72
2.7.4 金相检验结果 72
2.8 半轴类零件 72
2.8.1 叉车桥半轴的热处理工艺 74
2.8.2 汽车、拖拉机半轴的热处理 77
2.9 机油泵主动轴零件 79
2.9.1 所用材料及技术要求 79
2.9.2 高频淬火工艺 79
2.10 空心摇臂轴零件 80
2.10.1 所用材料及技术要求 80
2.10.2 高频淬火工艺 81
2.11 小四轮拖拉机前桥销轴零件 81
2.11.1 20Cr前桥销轴热处理工艺 81
2.11.2 前桥销轴材料及热处理工艺改进 82
2.12 长杆轴零件 83
2.12.1 所用材料及技术要求 83
2.12.2 中频淬火工艺 84
2.13 台车轮轴零件 85
2.13.1 台车轮轴技术要求 85
2.13.2 台车轮轴淬火工艺改进 85
2.14 差速锁板叉轴零件 87
2.14.1 差速锁板叉轴零件技术要求 87
2.14.2 差速锁板叉轴零件高频淬火工艺 88
2.14.3 淬火结果检验 88
2.15 大轮拖驱动轮轴零件 88
2.15.1 国内外技术现状及存在的问题 90
2.15.2 项目性能指标要求及技术难点 92
2.15.3 驱动轮轴三种材料选择及理化检验 93
2.15.4 七种结构驱动轮轴零件的感应淬火工艺研究 98
2.15.5 一种结构三种材料驱动轮轴的感应淬火工艺研究 110
2.15.6 工艺轴的静扭试验及淬火工艺 113
2.15.7 1604驱动轮轴CAE(计算机辅助工程)分析 123
2.15.8 驱动轮轴零件装车试验研究 131
2.15.9 驱动轮轴锁紧螺纹孔承载能力试验研究 132
2.15.10 成果的先进性和应用效果 135
2.16 动力输出轴头零件 138
2.16.1 动力输出轴头零件技术要求 138
2.16.2 动力输出轴头零件感应淬火工艺 138
2.17 支架销零件 139
2.17.1 支架销零件技术要求 139
2.17.2 支架销零件热处理工艺 140
2.18 提升轴零件 142
2.18.1 提升轴零件所用材料及其工艺 142
2.18.2 工艺试验结果分析 143
2.18.3 结论 144
2.19 40Cr拐轴零件 144
2.19.1 前言 144
2.19.2 工艺试验 145
2.19.3 结论 146
2.20 销轴零件 146
2.20.1 前言 146
2.20.2 材料及工艺 147
2.20.3 金相检验 148
2.21 拖拉机半轴零件 149
2.21.1 工艺调试及测试结果 149
2.21.2 测试结果分析 151
2.21.3 结论 153
2.22 惰轮轴零件 153
2.22.1 惰轮轴零件技术要求 153
2.22.2 惰轮轴零件感应淬火工艺 154
2.23 曲轴前后半轴零件 154
2.23.1 曲轴前后半轴零件技术要求 154
2.23.2 曲轴前后半轴零件感应淬火工艺 155
2.24 型号为1854.37.104的主动轴零件 156
2.24.1 型号为1854.37.104的主动轴零件技术要求 156
2.24.2 型号为1854.37.104主动轴零件感应淬火工艺 157
2.25 转子轴零件 158
2.25.1 转子轴零件技术要求 158
2.25.2 转子轴零件感应淬火工艺 159
2.26 E300.39.118驱动轴零件 160
2.26.1 E300.39.118驱动轴零件技术要求 160
2.26.2 E300.39.118驱动轴零件感应淬火工艺 160
2.27 花键轴套(BⅡ4-051-1-75)零件 161
2.27.1 花键轴套(BⅡ4-051-1-75)零件技术要求 161
2.27.2 花键轴套(BⅡ4-051-1-75)零件感应淬火工艺 162
2.28 Fiat长短叉轴(885142040)零件 163
2.28.1 Fiat长短叉轴(885142040)零件技术要求 163
2.28.2 Fiat长短叉轴(885142040)零件感应淬火工艺 164
2.29 后桥轴(54.38.610)零件 165
2.29.1 后桥轴(54.38.610)零件技术要求 165
2.29.2 后桥轴(802T.38.101)零件感应淬火工艺 166
2.30 转向节主销(15.31.114)零件 166
2.30.1 转向节主销(15.31.114)零件技术要求 166
2.30.2 转向节主销(15.31.114)零件感应淬火工艺 167

第3 章　曲轴零件热处理实例169
3.1 曲轴的表面强化处理 169
3.2 曲轴用钢及钢质曲轴的热处理 170
3.2.1 曲轴用钢 170
3.2.2 钢质曲轴的热处理 170
3.3 球墨铸铁曲轴的热处理 172
3.3.1 球墨铸铁曲轴的热处理 172
3.3.2 球墨铸铁曲轴的熔炼 172
3.3.3 等温淬火球墨铸铁(ADI)在曲轴上的应用 173
3.4 不同表面强化方法对曲轴疲劳强度的影响 174
3.5 锻钢曲轴的制造技术 174
3.6 几种型号曲轴的热处理工艺 175
3.6.1 曲轴预冷工艺 175
3.6.2 61500020012R曲轴正火 177
3.6.3 曲轴感应淬火工艺 180
3.6.4 一种合金钢曲轴的热处理工艺 187
3.6.5 曲轴圆角强化工艺 190
3.7 曲轴常用几种感应器的结构设计案例 199
3.7.1 圆环感应器 200
3.7.2 鞍形感应器 200
3.7.3 静止式曲轴感应器(SHarP-C) 201

第4 章　凸轮轴零件热处理实例202
4.1 三缸凸轮轴 204
4.2 四缸凸轮轴 208
4.3 六缸凸轮轴 209
4.4 油泵PM 凸轮轴渗碳过程控制 210
4.4.1 渗碳工艺研究 210
4.4.2 工艺调试及实验结果 211
4.4.3 结论 212
4.5 三种凸轮轴感应器的结构设计案例 212
4.5.1 单圈感应器 212
4.5.2 双圈感应器 212
4.5.3 八圈感应器 213

第5 章　其他车辆零件热处理实例215
5.1 齿轮类零件 215
5.1.1 齿轮材料 215
5.1.2 齿轮的热处理 216
5.1.3 热处理工艺对齿轮磨削裂纹的影响 238
5.1.4 大轮拖内花键孔零件缩孔原因分析及复原 240
5.1.5 从动螺旋锥齿轮零件淬火 241
5.1.6 齿轮零件渗碳淬火 244
5.1.7 齿轮等温正火工艺的探讨 246
5.1.8 重型汽车后桥从动锥齿轮淬火工艺 248
5.2 齿圈螺母零件 252
5.2.1 齿圈螺母的技术要求 253
5.2.2 齿圈螺母淬火感应器的设计 253
5.2.3 齿圈螺母淬火夹具的设计 253
5.2.4 齿圈螺母淬火工艺 254
5.2.5 齿圈螺母淬火工艺数控编程 255
5.3 齿圈类零件 255
5.3.1 内齿圈类零件 256
5.3.2 外齿圈类零件 263
5.3.3 支承圈零件 265
5.4 铲刀连接座类零件 267
5.4.1 铲刀连接座凹球面高频淬火成套关键技术的创新研究 267
5.4.2 铲刀连接座凹球面中频感应淬火实验内容 303
5.5 分离轴承座类零件 305
5.5.1 *初高频淬火工艺 306
5.5.2 改进后高频淬火工艺 306
5.5.3 结果分析 307
5.5.4 结论 307
5.6 内孔类零件 307
5.6.1 套筒类零件 308
5.6.2 套筒形内孔零件的高频感应加热表面淬火 310
5.6.3 薄壁套形零件 315
5.6.4 旋压薄壁筒形类焊接零件的热处理 321
5.6.5 薄片带孔零件的热处理 324
5.6.6 长内孔零件的感应淬火 325
5.6.7 主离合器分离套筒零件 326
5.7 拨叉、拨块类零件 327
5.7.1 换挡拨块 327
5.7.2 中倒挡拨叉 328
5.7.3 Ⅲ-Ⅳ挡拨叉 330
5.7.4 665-1702103 Ⅱ-Ⅲ挡拨叉 330
5.7.5 大轮拖LF80-90变速拨叉 333
5.7.6 解决淬火裂纹的措施 335
5.7.7 调速叉(696-YB452)零件 338
5.7.8 引出装置操纵限位叉零件 339
5.8 推土机刀片类零件 340
5.8.1 4125机型上的左主刀片 340
5.8.2 4125机型上的右主刀片 342
5.8.3 4125机型上的副刀片 343
5.9 推杆类零件 343
5.9.1 球头推力杆零件 344
5.9.2 Fiat80-90拖拉机1.89.5138997推杆零件 348
5.9.3 分离杆零件 349
5.10 杠杆类零件 350
5.10.1 1.82/5129396杠杆 350
5.10.2 1.89/5123965力调节长立杆 351
5.10.3 SZ804下拉杆热处理 352
5.10.4 槽口类零件感应加热淬火 354
5.11 螺杆零件的感应淬火工艺 355
5.11.1 工艺试验及结果分析 356
5.11.2 结论 360
5.12 东方红-150拖拉机的转向机蜗杆零件 360
5.12.1 蜗杆材料选用及技术要求 361
5.12.2 蜗杆的渗碳工艺 361
5.12.3 蜗杆渗碳后的热处理 363
5.13 小型拖拉机前桥转向节主销热处理工艺 363
5.13.1 前桥转向节主销原调质工艺 364
5.13.2 前桥转向节主销调质工艺改进 364
5.14 转向节主销中频淬火工艺改进 366
5.14.1 概述 366
5.14.2 技术要求 366
5.14.3 淬火工艺 367
5.14.4 经济效益 369
5.14.5 结论 369
5.15 等速万向节类零件 370
5.15.1 等速万向节钟形壳感应淬火 370
5.15.2 球头销感应淬火 372
5.16 活塞销渗碳淬火工艺改进 374
5.16.1 技术要求 374
5.16.2 热处理工艺及存在问题 374
5.16.3 工艺改进 375
5.16.4 结论 376
5.17 动力输出换挡拨销零件 376
5.17.1 动力输出换挡拨销零件技术要求 376
5.17.2 动力输出换挡拨销零件感应淬火工艺 376
5.18 牵引拉杆支座销零件 377
5.18.1 牵引拉杆支座销零件技术要求 377
5.18.2 牵引拉杆支座销零件感应淬火工艺 378
5.19 油缸销(5142030)零件 379
5.19.1 油缸销(5142030)零件技术要求 379
5.19.2 油缸销(5142030)零件感应淬火工艺 379
5.20 气门摇臂零件 380
5.20.1 气门摇臂零件技术要求 380
5.20.2 气门摇臂零件高频淬火工艺 381
5.20.3 淬火结果检验 381
5.21 犁头零件淬火 381
5.21.1 简介 381
5.21.2 工艺试验 382
5.21.3 结论 383
5.22 A31-25、A31-26弹簧零件淬火 383
5.22.1 简介 383
5.22.2 试验方法 383
5.22.3 理论分析 385
5.22.4 结论 385
5.23 球头螺栓零件 386
5.23.1 球头螺栓零件技术要求 386
5.23.2 球头螺栓零件感应淬火工艺 386
5.24 专用六角螺栓零件 387
5.24.1 专用六角螺栓零件技术要求 387
5.24.2 专用六角螺栓零件感应淬火工艺 388
5.25 曲柄零件 389
5.25.1 曲柄零件技术要求 389
5.25.2 曲柄零件感应淬火工艺 389
5.26 纵向旋转加热整体淬火法 390
5.27 PC钢筋热处理 392
5.28 拖拉机减磨板零件的淬火夹具的改进 394
5.28.1 概述 394
5.28.2 工艺试验 395
5.28.3 工艺试验数据结果分析 396
5.28.4 结论 396
5.29 导磁体在环缺面零件高频加热淬火中的应用 396
5.29.1 感应加热简介 396
5.29.2 导磁体的定义及作用 397
5.29.3 导磁体在环缺面零件上高频淬火应用 397
5.29.4 结论 398
5.30 一种导轨的超音频淬火工艺 398
5.30.1 概述 398
5.30.2 机床铸铁导轨的技术要求 399
5.30.3 淬火方式 399
5.30.4 结论 401
5.31 拖拉机制动器压盘表面强化技术 401
5.31.1 概述 401
5.31.2 项目工艺技术路线及大中轮制动器压盘现状 402
5.31.3 研究思路和技术方案 411
5.31.4 工装设计 413
5.31.5 工艺试验 413
5.31.6 项目所达到的目标 426
5.31.7 经济效益及其他效益分析 427
5.31.8 结果分析 427

第6 章　车辆零件热处理缺陷分析实例429
6.1 发动机连杆失效分析案例 429
6.1.1 简介 429
6.1.2 连杆用材和生产过程 431
6.1.3 脱碳、热处理缺陷对连杆失效的影响 431
6.1.4 材料、加工缺陷对连杆失效的影响 434
6.1.5 维护及使用不当对连杆失效的影响 453
6.1.6 连杆瓦磨损抱轴的影响 457
6.1.7 连杆螺栓与连杆瓦干涉的影响 458
6.1.8 连杆油孔裂纹造成的疲劳失效 459
6.1.9 相关件损坏(如拉缸)引起的影响 460
6.2 齿轮零件失效分析案例 460
6.3 发动机曲轴断裂分析 470
6.3.1 曲轴的受力 470
6.3.2 曲轴的失效形式案例 470
6.4 轴类零件失效分析案例 490
6.5 拨叉类零件失效分析案例 494

第7 章　车辆零件热处理电源、机床及工装夹具498
7.1 感应加热电路的调节及负载匹配 498
7.1.1 感应加热电路的调节 498
7.1.2 变压器和阻抗匹配 502
7.1.3 特殊电源的负载匹配与调节 504
7.2 感应加热电源 508
7.2.1 频率和功率的选择方法 509
7.2.2 感应加热电源的几种类型 511
7.2.3 中频感应加热电源的常见故障 523
7.3 感应加热的辅助设备 527
7.3.1 设备的冷却系统 527
7.3.2 计时器 531
7.4 感应线圈的设计与制作 532
7.4.1 感应线圈设计的基本原理 532
7.4.2 基本线圈的设计 533
7.4.3 常用线圈的变形设计 536
7.4.4 专用线圈 544
7.4.5 线圈制作 559
7.4.6 输出电源线 564
7.5 磁通集流器、屏蔽器和磁化器 567
7.5.1 磁通集流器 567
7.5.2 屏蔽器 570
7.5.3 磁化器 573
7.6 感应加热用机床案例 574
7.6.1 淬火机床的主要组成部分 574
7.6.2 GCK系列通用立式淬火机床 576
7.6.3 数控曲轴旋转感应淬火成套设备 576
7.7 感应加热的费用计算与分析 577
7.7.1 感应加热的费用组成部分 577
7.7.2 与其他热处理费用的比较 579

附录1　中频淬火机床感应加热淬火时有效热的形成与测算581

附录2　高频淬火有效热的形成及测算583

参考文献585