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汽車零件選材與熱處理淬火工藝

發布時間:2012-12-28 09:06:13
為了能夠安全、經濟、高效率地完成運輸任務,就要求汽車具有以下最基本的使用性能:承載量、車速和性能、燃料消耗經濟性、壽命、安全可靠性等。 (1)缸體類零件 缸體材料應有足夠的強度和剛度,好的鑄造性和切削性,價格低廉。缸體常用的材料有灰鑄鐵和鋁合金兩種。缸蓋應選用導熱性好、高溫機械強度高、能承受反復熱應力、鑄造性能良好的材料來制造。目前使用的缸蓋材料有兩種:一種是灰鑄鐵或合金鑄鐵;另一種是鋁合金。 氣缸工作面用耐磨材料,制成缸套鑲人氣缸。常用缸套材料為耐磨合金鑄鐵,主要有高磷鑄鐵、硼鑄鐵、合金鑄鐵等。為了提高缸套的耐磨性,可以用鍍鉻、表面熱處理淬火工藝、噴鍍金屬鉬或其他耐磨合金等辦法對缸套進行表面熱處理淬火。 活塞組零件 活塞、活塞銷和活塞環等零件組成活塞組,活塞組在工作中受周期性變化的高溫、高壓燃氣作用,并在氣缸內作高速往復運動,產生很大的慣性載荷。對活塞材料的要求是熱強度高、導熱性好、膨脹系數小、密度小,減摩性、耐磨性、耐蝕性和熱處理淬火工藝性好等。 齒輪零件選材 汽車齒輪主要分裝在變速箱和差速器中,工作條件遠比機床齒輪惡劣,特別是主傳動系統中的齒輪,受力較大,超載與受沖擊頻繁,因此其耐磨性、疲勞強度、心部強度以及沖擊韌性等,均要求比機床齒輪高。由于彎曲與接觸應力都很大,用高頻熱處理淬火工藝強化表面不能保證要求,所以汽車的重要齒輪都用滲碳熱處理淬火工藝進行強化處理。因此這類齒輪一般都用合金滲碳鋼20Cr或20CrMnTi等制造,特別是后者在我國汽車齒輪生產中應用最廣。為了進一步提高齒輪的耐用性,除了滲碳、熱處理淬火外,還可以采用噴丸處理等表面強化熱處理淬火工藝。噴丸處理后,齒面硬度可提高1-3HRC,耐用性可提高7-11倍。 氣門選材 氣門工作時,需要承受較高的機械負荷和熱負荷,排氣門工作溫度高達650-850℃,氣門頭部還承受氣壓力及落座時因慣性力而產生的相當大的沖擊。氣門材料應選用耐熱、耐蝕、耐磨的材料,進氣門一般可用40Cr、35CrMo、38CrSi、42Mn2V等合金鋼經過熱處理淬火工藝制造,而排氣門則要求用高鉻耐熱鋼制造。 軸類零件選材 軸類零件工作時主要受交變彎曲和扭轉應力的復合作用。此外,軸在高速運轉過程中會產生振動,使軸承受沖擊載荷;軸與軸上零件有相對運動,相互間存在摩擦和磨損;多數軸還會承受一定的過載載荷。軸類零件的失效方式為長期交變載荷下的疲勞斷裂,或大載荷或沖擊載荷作用引起的過量變形、斷裂,或與其他零件相對運動時產生的表面過度磨損等。 軸類零件的選材應根據載荷大小、類型等決定:主要受扭轉、彎曲的軸類零件,一般選用具有一定綜合機械性能、對應力集中敏感性較小且價格低廉的碳鋼,如35、40、45、50等,經熱處理淬火工藝之正火、調質或表面熱處理淬火改善性能;受軸向載荷的軸類零件,因心部受力較大并要限制軸的外形、尺寸和重量,或軸頸的耐磨性等要求高時,采用具有較高淬透性的合金鋼,既兼顧強度和韌性,又考慮疲勞抗力。 冷沖壓零件選材 汽車冷沖壓零件種類繁多,如車身、縱梁、擋板等,約占總零件數的50%-60%。汽車冷沖壓零件用16M料有鋼板和鋼帶,其中主要是鋼板,包括熱軋鋼板和冷軋鋼板,如鋼板08、20、25和16Mn等。 連桿選材 連桿連接著活塞和曲軸,其作用是將活塞的往復運動轉變為曲軸的旋轉運動,并把作用在活塞上的力傳給曲軸以輸出功率。連桿在工作中,除承受燃燒室燃氣產生的壓力外,還要承受縱向和橫向的慣性力。因此,連桿在一個很復雜的應力狀態下工作,既受交變的拉壓應力,又受彎曲應力,零件需經過熱處理淬火介質處理。連桿的主要損壞形式是疲勞斷裂和過量變形。連桿條件要求連桿既具有較高的強度和抗疲勞性能,又要求具有足夠的剛性和韌性。連桿材料一般采用,45鋼、40Cr或,40MnB等調質鋼。 汽車板簧選材 汽車板簧用于緩沖和吸振,在外力作用下壓縮、拉伸、扭轉時,承受很大的交變應力和沖擊載荷的作用,需要高的屈服極限和疲勞強度。失效形式主要是在外載荷作用下,材料內部產生的彎曲應力或扭轉應力超過材料本身的屈服應力后發生的塑性變形,或在交變應力作用下發生的疲勞斷裂。 本文參考《金屬工藝基礎與實踐》一書。
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