一种转向系统用球头销及其生产工艺的制作方法

本发明涉及汽车零件加工领域，更具体地说，它涉及一种转向系统用球头销及其生产工艺。
背景技术：
球头销组件作为汽车转向系统中的关键零部件，位于转向器和转向节臂之间，随轮胎上下运动，通过球销的旋转和摆动，将方向盘的操舵力传输给轮胎，实现转向。球头销组件出现故障时，轻则影响汽车的稳定性，重则会造成车辆操作失灵，导致发生安全事故。因此，球头销组件的可靠性对整车安全非常重要。为了保证球头销组件的性能，做好球头销组件在使用过程中的防尘和减震是生产制造的核心之一。球头销与球头销座间需要不断转动与摩擦，球头销与球头销座的不断摩擦会造成球头销的磨损，进而影响使用性能。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种转向系统用球头销及其生产工艺，其具有耐磨性高的优点。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种转向系统用球头销，包括球头销本体和镀于球头销本体外的耐磨层。通过采用上述技术方案，耐磨层提高了球头销的耐磨性，延长其使用寿命。进一步的，一种转向系统用球头销的生产工艺，所述球头销本体的生产步骤如下：s1、钢材选择：选用35crmo为坯料，并按照球头销的规格大小切断坯料；s2、球化退火：在钟罩炉内进行等温球化退火，保温时间为8-12小时，其硬度控制在hb100-120之间；s3、剥壳除鳞：首先利机械除鳞法，清除大部分的的氧化铁皮；随后利用化学酸洗剂除净所有的氧化铁皮；s4、拉拔：将坯料从模孔中拉出，以获得所需的相应形状和尺寸，拉拔过程中需要向坯料表面喷涂润滑剂；s5、冷锻成形：利用自动锻压机将坯料分别在几个成型凹模里进行冲压、挤压和缩径，直到成型最后所需球头销本体的形状；s6、杆部切断：将球头销本体的杆部端面切平，并检测每根球头销本体的长度是否复合标准；s7、热处理：在盐浴炉内对成型件进行淬火，其温度控制在860℃±10℃，升温时间10min-20min，保温时间15min-25min，出炉后用油冷却，其冷却温度小于80℃；s8、检测：用hr-150a洛式硬度计对其进行检验，以hrc不小于50为合格件；s9、回火：在硝盐炉内对合格件进行回火，35crmo时，其温度控制在530℃±10℃，升温时间为25min-35min，保温时间为50min-70min，出炉后用水雾在室温条件下进行冷却；s10、二次检测：用hr-150a洛式硬度计对其进行检验，以hrc在33-39内为合格件。通过采用上述技术方案，钢材选择35crmo为坯料，35crmo合金结构钢有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限，适宜选用制作高强度球头销本体。在锻压前退火，以便获得均匀细致的球化珠光体，以更好地满足实际生产需要，若不经退火处理而直接进行锻压，则成形困难、模具容易损坏、挤压件容易产生裂纹，因此在锻压前对坯料进行软化退火处理。机械除鳞一般使用带三角形凹槽的圆轮反覆弯曲盘条，机械除鳞法工作效率高，且减少环境污染，是绿色环保的优良方法，但是机械除鳞法不能完全将残余铁鳞去除，从而需要结合化学酸洗工序来除净所有氧化铁皮，即采用复合除鳞法来保证在氧化铁皮完全去除的情况下，提高工作效率，并减少环境污染，达到综合效益最大化。拉拔工序有两个目的，一是改制原材料的尺寸；二是通过变形强化作用使坯料获得基本的机械性能，润滑剂可以减轻拔丝机械强度，提高拔丝速度和产品质量，防止拉拔过程中出现横裂纹。冷锻成型同切削加工相比，金属纤维沿产品形状呈连续状，中间无切断，因而提高了产品强度，特别是机械性能优良，通过冷锻使得螺栓基本成型。将球头销本体的杆部端面切平，使得每根球头销本体的长度都符合标准。热处理调质是为了提高紧固件的综合机械性能，以满足产品规定的抗拉强度值和屈强比，热处理工艺对高强度紧固件尤其是它的内在质量有着至关重要的影响，因此，要想生产出优质的高强度紧固件，必须要进行热处理。通过筛选出合格件，并回火降低其硬度和强度，以提高其延性或韧性，从而获得所需的力学性能，二次检测后，hrc在33-39内为合格件。进一步的，s2中球化退火温度为800℃±15℃。通过采用上述技术方案，在800℃±15℃的条件下，该球化温度范围适宜，使得坯料均匀细致地球化。进一步的，s3剥壳去鳞过程中所用的化学酸洗剂包括如下重量份组分：盐酸15-25份；氧化锌1-10份；羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物25-35份。通过采用上述技术方案，盐酸是一种强酸，由于大多数金属的盐酸盐易溶于水，因此盐酸的溶垢能力较强，能快速溶解铁锈、铜锈、铝锈、碳酸盐水垢等氧化层，其可去除残留氧化铁皮。但盐酸对不少金属材料有腐蚀性，必须添加合适的缓蚀剂，锌盐是一种阴极性缓蚀剂。由于金属表面腐蚀微电池中阴极区附近溶液中的局部ph值升高，锌离子与氢氧离子生成氢氧化锌沉积在阴极区，抑制了腐蚀过程的阴极反应而起缓蚀作用。锌盐能迅速生成保护膜，且成本低，与其他缓蚀剂联合使用时的效果好。羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物是一种新型的含有磺酸盐的多元聚电解质阻垢分散剂。由于在共聚物的分子链上同时含有强酸、弱酸与非离子基团，分散效果优良，它适用于高温、高ph值、高碱条件下使用，且其与锌盐的配伍性能好，从而适宜用于除鳞。进一步的，所述耐磨层为ni-p-sic复合镀层。通过采用上述技术方案，耐磨层提高了球头销本体表层的强度，防止其磨损，从而稳定其与球头销座的连接。进一步的，所述ni-p-sic复合镀层的镀层步骤如下：s11、砂纸打磨球头销本体的表层；s12、碱洗：60g/lnaoh+15g/lna3po4·12h2o溶液，在60℃下清洗10min；s13、酸洗：20ml/lh3po4+5g/l钼酸铵溶液，在室温下清洗10s；s14、活化：在40%（质量分数）hf溶液中浸泡8~10min；s15、化学镀：ni-p-sic复合镀的镀液配方为20-30g/lniso4·6h2o，25-35g/lnah2po2·h2o，13-18ml/l乳酸，12-16g/l柠檬酸，15-25g/l乙酸钠，10-20ml/lhf（质量分数为40%），6-12g/lnh4hf2，2g/lsic和60mg/l表面活性剂，稳定剂10-20g/l，施镀温度为80℃，施镀时间1h。通过采用上述技术方案，上述镀液可在球头销本体表面覆有平整均匀的镀层。进一步的，s15中的通过磁力器搅拌使si颗粒始终悬浮在镀液中。通过采用上述技术方案，将si颗粒始终悬浮在镀液中，使得si颗粒均匀镀于球头销本体表面。进一步的，s15中用浓氨水调镀液ph至5.0。通过采用上述技术方案，镀液的ph值5时具有较好的镀层效果。进一步的，所述表面活性剂选用月桂醇硫酸钠。通过采用上述技术方案，表面活性剂使得镀液体系的界面状态发生明显变化的物质，加入月桂醇硫酸钠使得镀液中的疏水基和亲水基之间有一定的平衡。进一步的，所述稳定剂为铅盐。通过采用上述技术方案，配位剂巩固镀液，配合镀液在工件表面再次生成一层致密的保护膜，起到稳定工件表面的防锈时间的作用。综上所述，本发明具有以下有益效果：1.通过选材、退火、除鳞、拉拔、冷锻、热处理并筛选回火，最后再次筛选出的球头销本体具有高强度的特性；2.通过在螺栓表面覆上耐磨层，耐磨层为ni-p-sic复合镀层，耐磨层提高了球头销本体表层强度，防止其磨损，从而稳定其与球头销座的连接。附图说明图1一种转向系统用球头销的整体结构示意图；图2一种转向系统用球头销沿其长度方向的剖视图。图中：1、球头销本体；2、耐磨层。具体实施方式实施例1：一种转向系统用球头销，如图1和图2所示，包括球头销本体1和镀于球头销本体1外的耐磨层2，其生产步骤如下：s1、钢材选择：选用35crmo为坯料，35crmo合金结构钢有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限，适宜选用制作高强度球头销本体1，并按照球头销本体1的规格大小切断下坯料；s2、球化退火：在钟罩炉内进行等温球化退火，退火温度为785℃，保温时间为8小时，其硬度控制在hb100-120之间，在锻压前退火，以便获得均匀细致的球化珠光体，以更好地满足实际生产需要，若不经退火处理而直接进行锻压，则成形困难、模具容易损坏、挤压件容易产生裂纹；s3、剥壳除鳞：首先利机械除鳞法，清除大部分的的氧化铁皮；随后利用化学酸洗剂除净所有的氧化铁皮，机械除鳞法工作效率高，且减少环境污染，是绿色环保的优良方法，但是机械除鳞法不能完全将残余铁鳞去除，从而需要结合化学酸洗工序来除净所有氧化铁皮，即采用复合除鳞法来保证在氧化铁皮完全去除的情况下，提高工作效率，并减少环境污染；s4、拉拔：将坯料从模孔中拉出，以获得所需的相应形状和尺寸，拉拔过程中需要向坯料表面喷涂润滑剂，润滑剂可以减轻拔丝机械强度，提高拔丝速度和产品质量，防止拉拔过程中出现横裂纹；s5、冷锻成形：利用自动锻压机将坯料分别在几个成型凹模里进行冲压、挤压和缩径，直到成型最后所需球头销本体1形状，冷锻成型同切削加工相比，金属纤维沿产品形状呈连续状，中间无切断，因而提高了产品强度，特别是机械性能优良，通过冷锻使得螺栓基本成型；s6、杆部切断：将球头销本体1的杆部端面切平，并检测每根球头销本体1的长度是否复合标准；s7、热处理：在盐浴炉内对成型件进行淬火，其温度控制在850℃，升温时间10min，保温时间15min，出炉后用油冷却，其冷却温度小于80℃，热处理调质提高了螺栓的综合机械性能，以满足产品规定的抗拉强度值和屈强比；s8、检测：用hr-150a洛式硬度计对其进行检验，以hrc不小于50为合格件；s9、回火：在硝盐炉内对合格件进行回火，35crmo时，其温度控制在520℃，升温时间为25min，保温时间为50min，出炉后用水雾在室温条件下进行冷却，回火降低其硬度和强度，以提高其延性或韧性，从而获得所需的力学性能；s10、二次检测：用hr-150a洛式硬度计对其进行检验，以hrc在33-39内为合格件，并按批次进行拉试抽查。s11、砂纸打磨球头销本体1的表层；s12、碱洗：60g/lnaoh+15g/lna3po4·12h2o溶液，在60℃下清洗10min；s13、酸洗：20ml/lh3po4+5g/l钼酸铵溶液，在室温下清洗10s；s14、活化：在40%（质量分数）hf溶液中浸泡8~10min；s15、化学镀：ni-p-sic复合镀的镀液配方为20g/lniso4·6h2o，25g/lnah2po2·h2o，13ml/l乳酸，12g/l柠檬酸，15g/l乙酸钠，10ml/lhf（质量分数为40%），6g/lnh4hf2，2g/lsic和60mg/l表面活性剂，稳定剂10g/l，施镀温度为80℃，施镀时间1h。其中，其中，s3剥壳去鳞过程中所用的化学酸洗剂包括如下重量份组分：盐酸15份；氧化锌1份；羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物25份。s15中的表面活性剂选用月桂醇硫酸钠，稳定剂为铅盐；s15中镀液用浓氨水调镀液ph至5.0，且施镀过程中，通过磁力器搅拌使si颗粒始终悬浮在镀液中。实施例2一种转向系统用球头销，如图1和图2所示，包括球头销本体1和镀于球头销本体1外的耐磨层2，其生产步骤如下：s1、钢材选择：选用35crmo为坯料，35crmo合金结构钢有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限，适宜选用制作高强度球头销本体1，并按照球头销本体1的规格大小切断下坯料；s2、球化退火：在钟罩炉内进行等温球化退火，退火温度为800℃，保温时间为12小时，其硬度控制在hb100-120之间，在锻压前退火，以便获得均匀细致的球化珠光体，以更好地满足实际生产需要，若不经退火处理而直接进行锻压，则成形困难、模具容易损坏、挤压件容易产生裂纹；s3、剥壳除鳞：首先利机械除鳞法，清除大部分的的氧化铁皮；随后利用化学酸洗剂除净所有的氧化铁皮，机械除鳞法工作效率高，且减少环境污染，是绿色环保的优良方法，但是机械除鳞法不能完全将残余铁鳞去除，从而需要结合化学酸洗工序来除净所有氧化铁皮，即采用复合除鳞法来保证在氧化铁皮完全去除的情况下，提高工作效率，并减少环境污染；s4、拉拔：将坯料从模孔中拉出，以获得所需的相应形状和尺寸，拉拔过程中需要向坯料表面喷涂润滑剂，润滑剂可以减轻拔丝机械强度，提高拔丝速度和产品质量，防止拉拔过程中出现横裂纹；s5、冷锻成形：利用自动锻压机将坯料分别在几个成型凹模里进行冲压、挤压和缩径，直到成型最后所需球头销本体1形状，冷锻成型同切削加工相比，金属纤维沿产品形状呈连续状，中间无切断，因而提高了产品强度，特别是机械性能优良，通过冷锻使得螺栓基本成型；s6、杆部切断：将球头销本体1的杆部端面切平，并检测每根球头销本体1的长度是否复合标准；s7、热处理：在盐浴炉内对成型件进行淬火，其温度控制在860℃，升温时间15min，保温时间20min，出炉后用油冷却，其冷却温度小于80℃，热处理调质提高了螺栓的综合机械性能，以满足产品规定的抗拉强度值和屈强比；s8、检测：用hr-150a洛式硬度计对其进行检验，以hrc不小于50为合格件；s9、回火：在硝盐炉内对合格件进行回火，35crmo时，其温度控制在530℃，升温时间为30min，保温时间为60min，出炉后用水雾在室温条件下进行冷却，回火降低其硬度和强度，以提高其延性或韧性，从而获得所需的力学性能；s10、二次检测：用hr-150a洛式硬度计对其进行检验，以hrc在33-39内为合格件，并按批次进行拉试抽查。s11、砂纸打磨球头销本体1的表层；s12、碱洗：60g/lnaoh+15g/lna3po4·12h2o溶液，在60℃下清洗10min；s13、酸洗：20ml/lh3po4+5g/l钼酸铵溶液，在室温下清洗10s；s14、活化：在40%（质量分数）hf溶液中浸泡8~10min；s15、化学镀：ni-p-sic复合镀的镀液配方为：25g/lniso4·6h2o，30g/lnah2po2·h2o，16ml/l乳酸，14g/l柠檬酸，20g/l乙酸钠，15ml/lhf（质量分数为40%），10g/lnh4hf2，2g/lsic和60mg/l表面活性剂，稳定剂15g/l，施镀温度为80℃，施镀时间1h。其中，其中，s3剥壳去鳞过程中所用的化学酸洗剂包括如下重量份组分：盐酸20份；氧化锌5份；羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物30份。s15中的表面活性剂选用月桂醇硫酸钠，稳定剂为铅盐；s15中镀液用浓氨水调镀液ph至5.0，且施镀过程中，通过磁力器搅拌使si颗粒始终悬浮在镀液中。实施例3：一种转向系统用球头销，如图1和图2所示，包括球头销本体1和镀于球头销本体1外的耐磨层2，其生产步骤如下：s1、钢材选择：选用35crmo为坯料，35crmo合金结构钢有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限，适宜选用制作高强度球头销本体1，并按照球头销本体1的规格大小切断下坯料；s2、球化退火：在钟罩炉内进行等温球化退火，退火温度为815℃，保温时间为15小时，其硬度控制在hb100-120之间，在锻压前退火，以便获得均匀细致的球化珠光体，以更好地满足实际生产需要，若不经退火处理而直接进行锻压，则成形困难、模具容易损坏、挤压件容易产生裂纹；s3、剥壳除鳞：首先利机械除鳞法，清除大部分的的氧化铁皮；随后利用化学酸洗剂除净所有的氧化铁皮，机械除鳞法工作效率高，且减少环境污染，是绿色环保的优良方法，但是机械除鳞法不能完全将残余铁鳞去除，从而需要结合化学酸洗工序来除净所有氧化铁皮，即采用复合除鳞法来保证在氧化铁皮完全去除的情况下，提高工作效率，并减少环境污染；s4、拉拔：将坯料从模孔中拉出，以获得所需的相应形状和尺寸，拉拔过程中需要向坯料表面喷涂润滑剂，润滑剂可以减轻拔丝机械强度，提高拔丝速度和产品质量，防止拉拔过程中出现横裂纹；s5、冷锻成形：利用自动锻压机将坯料分别在几个成型凹模里进行冲压、挤压和缩径，直到成型最后所需球头销本体1形状，冷锻成型同切削加工相比，金属纤维沿产品形状呈连续状，中间无切断，因而提高了产品强度，特别是机械性能优良，通过冷锻使得螺栓基本成型；s6、杆部切断：将球头销本体1的杆部端面切平，并检测每根球头销本体1的长度是否复合标准；s7、热处理：在盐浴炉内对成型件进行淬火，其温度控制在870℃，升温时间20min，保温时间25min，出炉后用油冷却，其冷却温度小于80℃，热处理调质提高了螺栓的综合机械性能，以满足产品规定的抗拉强度值和屈强比；s8、检测：用hr-150a洛式硬度计对其进行检验，以hrc不小于50为合格件；s9、回火：在硝盐炉内对合格件进行回火，35crmo时，其温度控制在520℃，升温时间为25min，保温时间为50min，出炉后用水雾在室温条件下进行冷却，回火降低其硬度和强度，以提高其延性或韧性，从而获得所需的力学性能；s10、二次检测：用hr-150a洛式硬度计对其进行检验，以hrc在33-39内为合格件，并按批次进行拉试抽查。s11、砂纸打磨球头销本体1的表层；s12、碱洗：60g/lnaoh+15g/lna3po4·12h2o溶液，在60℃下清洗10min；s13、酸洗：20ml/lh3po4+5g/l钼酸铵溶液，在室温下清洗10s；s14、活化：在40%（质量分数）hf溶液中浸泡8~10min；s15、化学镀：ni-p-sic复合镀的镀液配方为30g/lniso4·6h2o，35g/lnah2po2·h2o，18ml/l乳酸，16g/l柠檬酸，25g/l乙酸钠，20ml/lhf（质量分数为40%），12g/lnh4hf2，2g/lsic和60mg/l表面活性剂，稳定剂20g/l，施镀温度为80℃，施镀时间1h。其中，其中，s3剥壳去鳞过程中所用的化学酸洗剂包括如下重量份组分：盐酸25份；氧化锌10份；羧酸-磺酸-丙烯酸酯三元共聚物35份。s15中的表面活性剂选用月桂醇硫酸钠，稳定剂为铅盐；s15中镀液用浓氨水调镀液ph至5.0，且施镀过程中，通过磁力器搅拌使si颗粒始终悬浮在镀液中。结果分析：1、根据gb/t 7726.3-1998《铰接式客车机械连接装置球头销》对成品球头销进行检测，具体检测结果如下：序号抗拉强度mpa屈服强度mpa维氏强度hv洛氏硬度hrc实施例1≥1589≥137446737实施例2≥1594≥138147236实施例3≥1592≥1377470342、将球头销安装于球头销座内，并转动一万次进行耐磨性试验、结果如下：序号磨损率实施例1≤0.5％实施例2≤0.5％实施例3≤0.5％通过上述检测结果可知，按本发明工艺制备的紧固螺栓具有高强度和耐磨性好的优点，从而球头销耐磨损，使用寿命长，本发明的球头销符合并优于一般标准。以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12