一种销轴及其加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种销轴及其加工方法，属于销轴加工技术领域。
【背景技术】
[0002] 销轴连接结构是工程中最常用的一种传力结构，比如，为满足分体运输的需要，大 吨位履带起重机的吊臂与转台、杆子与转台之间均采用销轴连接。对于承载较高/尺寸较 大的结构部件之间的销轴连接来说，其销轴的结构尺寸较大且受力也较大，且销轴暴露在 外，极易被外力刮、碰，因此，所需要的拆装空间和拆装力都较大。而现有技术中的销轴存在 很多弊端，如直销或锥销大小有限制，适用于受力不大的两零件之间；直销和锥销受铰孔的 精度影响大；直销和锥销在使用一次后精度不好控制，重复利用率低；众多销轴的材料都 是以普通钢制成，在强度、耐磨性、精度都还有待改善。
【发明内容】
[0003] 本发明针对现有技术所存在的缺陷，提供一种强度、硬度较高，耐磨性、精度较好 的销轴。
[0004] 本发明的上述目的可以通过以下技术方案得以实施：一种销轴，所述销轴由高强 度的合金钢制成，所述的合金钢由以下质量百分数的化学成分组成：C :0. 20% -0. 50%， Cr ：2. 50-2. 80 %, Mo ：0. 30 % -〇. 80 %, B ：0. 3〇-〇. 60 %, Ti ：0. 4〇-〇. 60 %, A1 ： 0? 02% -0? 20%，Si 彡 0? 10%，S 彡 0? 030%，P 彡 0? 030%，其余为 Fe。
[0005] 现有普通的销轴钢42CrMo的化学成分是C:0.38-0. 45 % ;Mn:0.50-0. 80 %; Cr ：0. 80-1. 20%；Mo ：0. 15-0. 25%；Si ：0. 17-0. 37 % ；S ^ 0. 0035 % ；P ^ 0. 0035%； Ni < 0. 030% ;Cu < 0. 030% ;其余为Fe。首先，本发明在普通的高强度销轴钢42CrM〇的 基础上降低了碳（0,并加入较高含量的铬，同时添加了硼（B)、钛（Ti)、铝（A1)以弥补因 降碳，省略锰（Mn)造成的强度和淬透性的损失，进一步提高销轴合金钢的淬透性，进而提 高销轴合金钢的硬度和强度。其次，尽管硅（Si)有轻微的强化作用，也轻微能改善钢的韧 性，与合金钢中的钼一起作用时，效果更好，但是过量的硅会严重影响钢的焊接性能，因此， 本发明销轴钢适当降低了硅的含量，将硅的含量控制在〇. 10%以内。再者，本发明销轴钢在 42CrMo的基础上不仅省略了 Mn以及杂质中的Cu，还额外添加了硼（B)、钛（Ti)、铝（A1)，用 以细化晶粒，经不断试验发现，硼（B)、钛（Ti)、铝（A1)三种元素一起添加时产生的协同作 用，可以进一步大幅度提高销轴合金钢的冲击韧性、强度及耐磨性。最后，本发明销轴合金 钢通过降低S含量进而减少销轴合金钢中的非金属夹杂物，改善钢的韧塑性，提高销轴合 金钢耐腐蚀性能和强度的，通过降低P含量进而降低销轴钢的变形抗力，同时减少P、S在晶 界的偏聚而减轻晶界脆化。由于化学成分的改变，其显微组织也发生改变，本发明的销轴不 仅在强度和硬度上能够达到高强度销轴钢应有的要求，还显著提高了销轴的耐蚀性。
[0006] 在上述的销轴中，作为优选，所述销轴由高强度的合金钢制成，所述的合金钢由以 下质量百分数的化学成分组成：C :0. 25% -0. 35%，Cr :2. 60-2. 80%，Mo :0. 40% -0. 60%， B ：0. 35-0. 55 %, Ti ：0. 45-0. 50 %, A1 ：0. 08 % -〇. 15 %, Si ^ 0. 10 %, S ^ 0. 030%,P < 0? 030%，其余为 Fe。
[0007] 进一步优选，所述的合金钢由以下质量百分数的化学成分组成：C:0. 30%，Cr: 2. 70 %，Mo :0? 50 %，B :0? 45 %，Ti :0? 48 %，A1 :0? 12 %，Si 彡 0? 10 %，S 彡 0? 030 %， P < 0? 030%，其余为 Fe。
[0008] 进一步优选，所述的合金钢由以下质量百分数的化学成分组成：C:0. 32%，Cr: 2. 66 %, Mo ：0. 55 %, B ：0. 42 %, Ti ：0. 46 %, A1 ：0. 10 %, Si ^ 0. 10 %, S ^ 0. 030%, P < 0? 030%，其余为 Fe。
[0009] 进一步优选，所述的合金钢由以下质量百分数的化学成分组成：C:0. 25%，Cr: 2. 80 %，Mo :0? 40 %，B :0? 55 %，Ti :0? 45 %，A1 :0? 15 %，Si 彡 0? 10 %，S 彡 0? 030 %， P < 0? 030%，其余为 Fe。
[0010] 进一步优选，所述的合金钢由以下质量百分数的化学成分组成：C:0. 35%，Cr: 2. 60 %, Mo ：0. 60 %, B ：0. 35 %, Ti ：0. 50 %, A1 ：0. 08 % %, Si ^ 0. 10 %, S ^ 0. 030%, P < 0? 030%，其余为 Fe。
[0011] 本发明的另一个目的在于提供一种上述销轴的加工方法，所述加工方法包括如下 步骤：
[0012] S1、前处理：将如上所述化学成分的销轴所用合金钢先进行酸洗除锈、风干，然后 将风干后的原料在760-780°C下进行球化退火处理，均温处理5h-8h后进行磷化处理及拉 丝；
[0013] S2、成型：将经上述处理后的原料在镦锻力的作用下形成销轴所需的形状，并依次 进行车削、铣槽、搓丝得销轴半成品；
[0014] S3、热处理：将销轴半成品在520-540°C保温40-80min，升温至860-900°C保温 40-80min，快速降温至 520-550°C保温 70-100min，加热至 860-900°C保温 40-80min，然后自 然冷却至室温；
[0015] S4、表面处理：将热处理后的销轴半成品清洗除油、抛丸后，在黑色达克罗涂液中 浸涂或喷涂，再经ll〇_125°C烘烤8-15min，然后在340-350°C下固化25-35min，制得具有黑 色达克罗涂层的销轴成品。
[0016] 本发明销轴的加工方法先将销轴所用的合金钢进行前处理，包括球化退火处理、 磷化处理等，然后加工成型得销轴，通过渗碳热处理进一步提高销轴的硬度，使硬化层深度 达到0. 2-0. 4_，最后通过自发式黑色达克罗处理在销轴表面形成黑色水性有机涂层，使其 膜层具有极强的附着力、润滑性、消光、耐热性、耐蚀性，进而显著提高销轴的表面硬度、强 度、耐蚀性。
[0017] 为了保证涂层完善的性能，在黑色底涂上增加透明顶涂层，构成完整的黑色达克 罗涂层体系。封闭层是采用硅酸盐水性涂料，设备与达克罗设备相同，固化温度相同，固化 时间为4-8min。该涂层作为面层涂覆在黑色达克罗涂层表面，可以提高黑色达克罗的耐腐 蚀能力和表面硬度。即步骤S4表面处理在黑色达克罗处理的固化后还包括封闭处理，封闭 处理在硅酸盐水性涂料中进行，封闭处理的固化温度为340-350°C，固化时间为4-8min。
[0018] 作为优选，在上述销轴的加工方法中，步骤S4表面处理中所述的黑色达克罗涂 液包括如下组分（按重量份计数）：50份环氧树脂；20-40份黑色颜料；50-60份锌粉； 0. 1-0. 5份分散剂；0. 5-3份醇溶剂；2-10份铬酸溶液；40-100份有机溶剂。
[0019] 现有技术中的黑色达克罗涂料一般含有铝粉，含铝粉的达克罗涂层外观颜色白 亮，加入黑色颜料时，增加黑色遮盖的难度，为使涂层呈黑色必须加入较多的颜料，从而增 加均匀分散的难度，并较大的影响涂层性能。本发明黑色达克罗涂料中不含铝粉，只加入片 状锌粉，降低涂层的白度和亮度，降低黑色遮盖的难度，提高黑度。
[0020] 进一步优选，黑色达克罗涂液中所述的黑色颜料为石墨、活性炭、炭黑中的一种或 多种。
[0021] 进一步优选，黑色达克罗涂液中所述的分散剂为十二醇聚氧乙烯醚、十四醇聚氧 乙烯醚、十六醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。
[0022] 进一步优选，黑色达克罗涂液中所述的有机溶剂为苯、甲苯、二甲苯中的一种或多 种。
[0023] 进一步优选，黑色达克罗涂