一种汽车外球笼钟形壳的热处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种汽车外球笼钟形壳的热处理工艺。
【背景技术】
[0002] 球笼（cage)也叫做"等速万向节"是轿车传动系统中的重要部件，其作用是将发 动机的动力从变速器传递到两个前车轮，驱动轿车高速行驶。用于轿车的等速万向节类型 很多，其中应用最多的是球笼式等速万向节和三角架式等速万向节，它主要有滑套、三向 轴、传动轴、星形套、保持架、钟形壳主要零件组成。由于等速万向节传递繁重的驱动力矩， 随受负荷重，传动精度高，需求量很大，又是安全件，因此其主要零件均采用精锻件加工而 成。球笼一般分为外球笼、三叉式内球笼和六珠式内球笼，其中，外球笼的钢球是被固定放 置在星形套和钟形壳之间的一个保持架的六个窗口中，钢球在星形套和钟形壳里刚好各有 一半的位置，一次来确定和万向节的作用角度，光滑的表面处理使得万向节的运动像一个 斜齿轮一样，六个钢球分别推动各自所在的星形套和钟形壳中的球道，只不过是通过钢球 而不是齿轮的齿来传递扭矩。
[0003] 钟形壳作为汽车外球笼中至关重要的零件之一，它主要由工作部分和联结部分组 成，工作部分由内球面及若干沟道组成，联结部分由柄部的台阶面、外花键和外螺纹等组 成。由于钟形壳工作承受极其复杂的交变载荷，为确保其具有足够可靠性、使用寿命和良好 的韧性，必须采用特殊的热处理工艺。申请号为CN 201410835804. 3公开了一种球笼钟形 壳的加工工艺，属于机械加工技术领域。它解决了现有的球笼钟形壳的加工生产效率低、性 能差、加工成高的问题。本球笼钟形壳的加工工艺，包括以下步骤：a、选料；b、预处理；c、退 火处理；d、正挤压成型；e、钻孔；f、反挤压成型；g、热处理；h、后处理，本球笼钟形壳的加工 工艺制得的钟形壳产品质量稳定、生产效率提高、生产周期较短，生产成本低，经济性好。但 是该种工艺生产出的钟形壳上的花键柄部强度、耐冲击韧性和抗疲劳性能以及内腔表面的 硬度、耐磨性和接触疲劳极限仍存在不足，需要改进。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的问题是提供一种力学性能优异、使用寿命长的汽车外球笼钟形 壳的热处理工艺。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所提供的一种汽车外球笼钟形壳 的热处理工艺，包括下述工艺步骤：
[0006] (1)正火：将锻造后的钟形壳送入温度为840-860°C的加热炉中加热60-70min，保 温结束后油冷至25-35°C ;
[0007] (2)淬火：将冷却后的钟形壳安装在淬火机床中进行中频感应加热5-8s，控制淬 火机床的感应加热电源的额定功率为100_320kW，电流频率为8-lOkHz，感应加热结束后用 淬火液冷却淬火5-8s ;
[0008] (3)回火：淬火结束后将钟形壳放入160-180°C的热处理炉中回火处理60-80min。
[0009] 优选的，所述步骤（2)淬火处理时钟形壳上的花键柄部和内腔的淬火工艺分别 为：
[0010] a、花键柄部：淬火功率100-120kW，感应频率9-10kHz，加热时间6-7s，冷却时间 6-7s，淬火液温度20-35°C，淬火液喷射压力0· 25-0. 35MPa ;
[0011] b、内腔：淬火功率195-210kW，感应频率9-10kHz，加热时间6-7s，冷却时间6-7s， 淬火液温度20-35°C，淬火液喷射压力0· 25-0. 35MPa。
[0012] 优选的，所述步骤⑵中所用的淬火液为浓度为5% -10%的PAG淬火剂。
[0013] 优选的，所述步骤（2)淬火处理中感应器与钟形壳间的间隙为2-3mm。
[0014] 优选的，所述步骤（2)所用的淬火机床具体为GCK1030-10150全封闭淬火加工中 心。
[0015] 优选的，所述步骤（3)的回火温度为172-178?。
[0016] 本发明的有益效果：本发明通过优化正火工艺，冷却后获得金相组织为珠光体+ 铁素体的钟形壳，组织良好，淬火过程中，通过对钟形壳上花键柄部和内腔采用不同的淬火 工艺，经回火后获得的钟形壳花键柄部强度高，耐冲击韧性良好，抗疲劳性能优异，内腔表 面的硬度高，耐磨性好，接触疲劳极限高，淬硬层深度合理，淬火过程采用数字化控制，操作 便捷，效率高。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明所述的一种汽车外球笼钟形壳的结构示意图。
[0018] 其中一花键柄部，2 -内腔。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能 更易于被本领域技术人员理解，从而对发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0020] 实施例1 :
[0021] (1)正火：将锻造后的钟形壳送入温度为845°C的加热炉中加热62min，保温结束 后油冷至25°C ;
[0022] (2)淬火：将冷却后的钟形壳安装在GCK1030-10150全封闭淬火加工中心中进行 中频感应加热，淬火机床的感应器与钟形壳间的间隙为2_，所述钟形壳上的花键柄部和内 腔的淬火工艺分别为：a、花键柄部：淬火功率110kW，感应频率9kHz，加热时间7s，冷却时间 6s，淬火液温度22°C，淬火液喷射压力0. 27MPa山、内腔：淬火功率198kW，感应频率9kHz， 加热时间6s，冷却时间6s，淬火液温度20°C，淬火液喷射压力0. 27MPa ;
[0023] (3)回火：淬火结束后将钟形壳放入172°C的热处理炉中回火处理60min。
[0024] 实施例2 :
[0025] (1)正火：将锻造后的钟形壳送入温度为850°C的加热炉中加热65min，保温结束 后油冷至30°C ;
[0026] (2)淬火：将冷却后的钟形壳安装在GCK1030-10150全封闭淬火加工中心中进行 中频感应加热，淬火机床的感应器与钟形壳间的间隙为2_，所述钟形壳上的花键柄部和内 腔的淬火工艺分别为：a、花键柄部：淬火功率112kW，感应频率9kHz，加热时间7s，冷却时间 7s，淬火液温度25°C，淬火液喷射压力0. 28MPa ;b、内腔：淬火功率200kW，感应频率9kHz， 加热时间7s，冷却时间6s，淬火液温度25°C，淬火液喷射压力0. 29MPa ;
[0027] (3)回火：淬火结束后将钟形壳放入175°C的热处理炉中回火处理65min。
[0028] 实施例3 :
[0029] (1)正火：将锻造后的钟形壳送入温度为860°C的加热炉中加热68min，保温结束 后油冷至35°C ;
[0030] (2)淬火：将冷却后的钟形壳安装在GCK1030-10150全封闭淬火加工中心中进行 中频感应加热，淬火机床的感应器与钟形壳间的间隙为3mm，所述钟形壳上的花键柄部和 内腔的淬火工艺分别为：a、花键柄部：淬火功率120kW，感应频率10kHz，加热时间6s，冷却 时间7s，淬火液温度35°C，淬火液喷射压力0. 35MPa山、内腔：淬火功率205kW，感应频率 IOkHz，加热时间7s，冷却时间7s，淬火液温度35°C，淬火液喷射压力0. 35MPa ;
[0031] (3)回火：淬火结束后将钟形壳放入178°C的热处理炉中回火处理65min。
[0032] 经过以上工艺步骤后，取出钟形壳样品，待测：
[0033]
[0034] 由以上数据可知，热处理后的钟形壳硬度，有效硬化层深度都打到了较高的水平， 且显微组织为回火马氏体6级，组织良好，为获得优异的力学性能和耐磨性能打下了基础， 且表面质量良好，符合使用要求。
[0035] 显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技 术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其 它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种汽车外球笼钟形壳的热处理工艺，包括下述工艺步骤： (1) 正火：将锻造后的钟形壳送入温度为840-860°C的加热炉中加热60-70min，保温结 束后油冷至25-35°C ; (2) 淬火：将冷却后的钟形壳安装在淬火机床中进行中频感应加热5-8s，控制淬火机 床的感应加热电源的额定功率为100_320kW，电流频率为8-lOkHz，感应加热结束后用淬火 液冷却淬火5-8s ; (3) 回火：淬火结束后将钟形壳放入160-180°C的热处理炉中回火处理60-80min。2. 根据权利要求1所述的一种汽车外球笼钟形壳的热处理工艺，其特征在于：所述步 骤（2)淬火处理时钟形壳上的花键柄部和内腔的淬火工艺分别为： a、 花键柄部：淬火功率100_120kW，感应频率9-10kHz，加热时间6-7s，冷却时间6-7s， 淬火液温度20-35°C，淬火液喷射压力0? 25-0. 35MPa ; b、 内腔：淬火功率195-210kW，感应频率9-10kHz，加热时间6-7s，冷却时间6-7s，淬火 液温度20-35°C，淬火液喷射压力0? 25-0. 35MPa。3. 根据权利要求1所述的一种汽车外球笼钟形壳的热处理工艺，其特征在于：所述步 骤（2)中所用的淬火液为浓度为5% -10%的PAG淬火剂。4. 根据权利要求1所述的一种汽车外球笼钟形壳的热处理工艺，其特征在于：所述步 骤⑵淬火处理中感应器与钟形壳间的间隙为2-3mm。5. 根据权利要求1所述的一种汽车外球笼钟形壳的热处理工艺，其特征在于：所述步 骤（2)所用的淬火机床具体为GCK1030-10150全封闭淬火加工中心。6. 根据权利要求1所述的一种汽车外球笼钟形壳的热处理工艺，其特征在于：所述步 骤（3)的回火温度为172-178°C。
【专利摘要】本发明公开了一种汽车外球笼钟形壳的热处理工艺，涉及机械加工技术领域，包括正火，淬火和回火三个工艺过程，本发明通过优化正火工艺，冷却后获得金相组织为珠光体+铁素体的钟形壳，组织良好，淬火过程中，通过对钟形壳上花键柄部和内腔采用不同的淬火工艺，经回火后获得的钟形壳花键柄部强度高，耐冲击韧性良好，抗疲劳性能优异，内腔表面的硬度高，耐磨性好，接触疲劳极限高，淬硬层深度合理，淬火过程采用数字化控制，操作便捷，效率高。
【IPC分类】C21D1/18, C21D9/00
【公开号】CN104975147
【申请号】CN201510390308
【发明人】王斌勇
【申请人】安徽索特汽车零部件有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年7月6日